JP2001336414A - 排気ガス浄化方法および排気ガス浄化装置 - Google Patents
排気ガス浄化方法および排気ガス浄化装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 排気ガス中の微粒子をパティキュレートフィ
ルタ上において連続的に酸化除去させる。 【解決手段】 機関排気通路内にパティキュレートフィ
ルタ２２を配置する。単位時間当りに燃焼室５から排出
される排出微粒子量をパティキュレートフィルタ２２上
において単位時間当りに輝炎を発することなく酸化除去
可能な酸化除去可能微粒子量よりも少なくし、それによ
って排気ガス中の微粒子をパティキュレートフィルタ２
２上において輝炎を発することなく連続的に酸化除去せ
しめる。
ルタ上において連続的に酸化除去させる。 【解決手段】 機関排気通路内にパティキュレートフィ
ルタ２２を配置する。単位時間当りに燃焼室５から排出
される排出微粒子量をパティキュレートフィルタ２２上
において単位時間当りに輝炎を発することなく酸化除去
可能な酸化除去可能微粒子量よりも少なくし、それによ
って排気ガス中の微粒子をパティキュレートフィルタ２
２上において輝炎を発することなく連続的に酸化除去せ
しめる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は排気ガス浄化方法お
よび排気ガス浄化装置に関する。
よび排気ガス浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来よりディーゼル機関においては、排
気ガス中に含まれる微粒子を除去するために機関排気通
路内にパティキュレートフィルタを配置してこのパティ
キュレートフィルタにより排気ガス中の微粒子を一旦捕
集し、パティキュレートフィルタ上に捕集された微粒子
を着火燃焼せしめることによりパティキュレートフィル
タを再生するようにしている。ところがパティキュレー
トフィルタ上に捕集された微粒子は６００℃程度以上の
高温にならないと着火せず、これに対してディーゼル機
関の排気ガス温は通常、６００℃よりもかなり低い。従
って排気ガス熱でもってパティキュレートフィルタ上に
捕集された微粒子を着火させるのは困難であり、排気ガ
ス熱でもってパティキュレートフィルタ上に捕集された
微粒子を着火させるためには微粒子の着火温度を低くし
なければならない。
気ガス中に含まれる微粒子を除去するために機関排気通
路内にパティキュレートフィルタを配置してこのパティ
キュレートフィルタにより排気ガス中の微粒子を一旦捕
集し、パティキュレートフィルタ上に捕集された微粒子
を着火燃焼せしめることによりパティキュレートフィル
タを再生するようにしている。ところがパティキュレー
トフィルタ上に捕集された微粒子は６００℃程度以上の
高温にならないと着火せず、これに対してディーゼル機
関の排気ガス温は通常、６００℃よりもかなり低い。従
って排気ガス熱でもってパティキュレートフィルタ上に
捕集された微粒子を着火させるのは困難であり、排気ガ
ス熱でもってパティキュレートフィルタ上に捕集された
微粒子を着火させるためには微粒子の着火温度を低くし
なければならない。
【０００３】ところで従来よりパティキュレートフィル
タ上に触媒を担持すれば微粒子の着火温度を低下できる
ことが知られており、従って従来より微粒子の着火温度
を低下させるために触媒を担持した種々のパティキュレ
ートフィルタが公知である。例えば特公平７−１０６２
９０号公報にはパティキュレートフィルタ上に白金族金
属およびアルカリ土類金属酸化物の混合物を担持させた
パティキュレートフィルタが開示されている。このパテ
ィキュレートフィルタではほぼ３５０℃から４００℃の
比較的低温でもって微粒子が着火され、次いで連続的に
燃焼せしめられる。
タ上に触媒を担持すれば微粒子の着火温度を低下できる
ことが知られており、従って従来より微粒子の着火温度
を低下させるために触媒を担持した種々のパティキュレ
ートフィルタが公知である。例えば特公平７−１０６２
９０号公報にはパティキュレートフィルタ上に白金族金
属およびアルカリ土類金属酸化物の混合物を担持させた
パティキュレートフィルタが開示されている。このパテ
ィキュレートフィルタではほぼ３５０℃から４００℃の
比較的低温でもって微粒子が着火され、次いで連続的に
燃焼せしめられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ディーゼル機関では負
荷が高くなれば排気ガス温が３５０℃から４００℃に達
し、従って上述のパティキュレートフィルタでは一見し
たところ機関負荷が高くなったときに排気ガス熱によっ
て微粒子を着火燃焼せしめることができるように見え
る。しかしながら実際には排気ガス温が３５０℃から４
００℃に達しても微粒子が着火しない場合があり、また
たとえ微粒子が着火したとしても一部の微粒子しか燃焼
せず、多量の微粒子が燃え残るという問題を生ずる。
荷が高くなれば排気ガス温が３５０℃から４００℃に達
し、従って上述のパティキュレートフィルタでは一見し
たところ機関負荷が高くなったときに排気ガス熱によっ
て微粒子を着火燃焼せしめることができるように見え
る。しかしながら実際には排気ガス温が３５０℃から４
００℃に達しても微粒子が着火しない場合があり、また
たとえ微粒子が着火したとしても一部の微粒子しか燃焼
せず、多量の微粒子が燃え残るという問題を生ずる。
【０００５】即ち、排気ガス中に含まれる微粒子量が少
ないときにはパティキュレートフィルタ上に付着する微
粒子量が少なく、このときには排気ガス温が３５０℃か
ら４００℃になるとパティキュレートフィルタ上の微粒
子は着火し、次いで連続的に燃焼せしめられる。しかし
ながら排気ガス中に含まれる微粒子量が多くなるとパテ
ィキュレートフィルタ上に付着した微粒子が完全に燃焼
する前にこの微粒子の上に別の微粒子が堆積し、その結
果パティキュレートフィルタ上に微粒子が積層状に堆積
する。このようにパティキュレートフィルタ上に微粒子
が積層状に堆積すると酸素と接触しやすい一部の微粒子
は燃焼せしめられるが酸素と接触しずらい残りの微粒子
は燃焼せず、斯くして多量の微粒子が燃え残ることにな
る。従って排気ガス中に含まれる微粒子量が多くなると
パティキュレートフィルタ上に多量の微粒子が堆積し続
けることになる。
ないときにはパティキュレートフィルタ上に付着する微
粒子量が少なく、このときには排気ガス温が３５０℃か
ら４００℃になるとパティキュレートフィルタ上の微粒
子は着火し、次いで連続的に燃焼せしめられる。しかし
ながら排気ガス中に含まれる微粒子量が多くなるとパテ
ィキュレートフィルタ上に付着した微粒子が完全に燃焼
する前にこの微粒子の上に別の微粒子が堆積し、その結
果パティキュレートフィルタ上に微粒子が積層状に堆積
する。このようにパティキュレートフィルタ上に微粒子
が積層状に堆積すると酸素と接触しやすい一部の微粒子
は燃焼せしめられるが酸素と接触しずらい残りの微粒子
は燃焼せず、斯くして多量の微粒子が燃え残ることにな
る。従って排気ガス中に含まれる微粒子量が多くなると
パティキュレートフィルタ上に多量の微粒子が堆積し続
けることになる。
【０００６】一方、パティキュレートフィルタ上に多量
の微粒子が堆積するとこれら堆積した微粒子は次第に着
火燃焼しずらくなる。このように燃焼しずらくなるのは
おそらく堆積している間に微粒子中の炭素が燃焼しずら
いグラフィイト等に変化するからであると考えられる。
事実、パティキュレートフィルタ上に多量の微粒子が堆
積し続けると３５０℃から４００℃の低温では堆積した
微粒子が着火せず、堆積した微粒子を着火せしめるため
には６００℃以上の高温が必要となる。しかしながらデ
ィーゼル機関では通常、排気ガス温が６００℃以上の高
温になることがなく、従ってパティキュレートフィルタ
上に多量の微粒子が堆積し続けると排気ガス熱によって
堆積した微粒子を着火せしめるのが困難となる。
の微粒子が堆積するとこれら堆積した微粒子は次第に着
火燃焼しずらくなる。このように燃焼しずらくなるのは
おそらく堆積している間に微粒子中の炭素が燃焼しずら
いグラフィイト等に変化するからであると考えられる。
事実、パティキュレートフィルタ上に多量の微粒子が堆
積し続けると３５０℃から４００℃の低温では堆積した
微粒子が着火せず、堆積した微粒子を着火せしめるため
には６００℃以上の高温が必要となる。しかしながらデ
ィーゼル機関では通常、排気ガス温が６００℃以上の高
温になることがなく、従ってパティキュレートフィルタ
上に多量の微粒子が堆積し続けると排気ガス熱によって
堆積した微粒子を着火せしめるのが困難となる。
【０００７】一方、このとき排気ガス温を６００℃以上
の高温にすることができたとすると堆積した微粒子は着
火するがこの場合には別の問題を生ずる。即ち、この場
合、堆積した微粒子は着火せしめられると輝炎を発して
燃焼し、このときパティキュレートフィルタの温度は堆
積した微粒子の燃焼が完了するまで長時間に亘り８００
℃以上に維持される。しかしながらこのようにパティキ
ュレートフィルタが長時間に亘り８００℃以上の高温に
さらされるとパティキュレートフィルタが早期に劣化
し、斯くしてパティキュレートフィルタを新品と早期に
交換しなければならないという問題が生ずる。
の高温にすることができたとすると堆積した微粒子は着
火するがこの場合には別の問題を生ずる。即ち、この場
合、堆積した微粒子は着火せしめられると輝炎を発して
燃焼し、このときパティキュレートフィルタの温度は堆
積した微粒子の燃焼が完了するまで長時間に亘り８００
℃以上に維持される。しかしながらこのようにパティキ
ュレートフィルタが長時間に亘り８００℃以上の高温に
さらされるとパティキュレートフィルタが早期に劣化
し、斯くしてパティキュレートフィルタを新品と早期に
交換しなければならないという問題が生ずる。
【０００８】また、堆積した微粒子が燃焼せしめられる
とアッシュが凝縮して大きな塊まりとなり、これらアッ
シュの塊まりによってパティキュレートフィルタの細孔
が目詰まりを生ずる。目詰まりした細孔の数は時間の経
過と共に次第に増大し、斯くしてパティキュレートフィ
ルタにおける排気ガス流の圧損が次第に大きくなる。排
気ガス流の圧損が大きくなると機関の出力が低下し、斯
くしてこの点からもパティキュレートフィルタを新品と
早期に交換しなければならないという問題が生ずる。
とアッシュが凝縮して大きな塊まりとなり、これらアッ
シュの塊まりによってパティキュレートフィルタの細孔
が目詰まりを生ずる。目詰まりした細孔の数は時間の経
過と共に次第に増大し、斯くしてパティキュレートフィ
ルタにおける排気ガス流の圧損が次第に大きくなる。排
気ガス流の圧損が大きくなると機関の出力が低下し、斯
くしてこの点からもパティキュレートフィルタを新品と
早期に交換しなければならないという問題が生ずる。
【０００９】このように多量の微粒子が一旦積層状に堆
積してしまうと上述の如き種々の問題が生じ、従って排
気ガス中に含まれる微粒子量とパティキュレートフィル
タ上において燃焼しうる微粒子量とのバランスを考えて
多量の微粒子が積層状に堆積しないようにする必要があ
る。しかしながら上述の公報に記載されたパティキュレ
ートフィルタでは排気ガス中に含まれる微粒子量とパテ
ィキュレートフィルタ上において燃焼しうる微粒子量と
のバランスについては何ら考えておらず、斯くして上述
したように種々の問題を生じることになる。
積してしまうと上述の如き種々の問題が生じ、従って排
気ガス中に含まれる微粒子量とパティキュレートフィル
タ上において燃焼しうる微粒子量とのバランスを考えて
多量の微粒子が積層状に堆積しないようにする必要があ
る。しかしながら上述の公報に記載されたパティキュレ
ートフィルタでは排気ガス中に含まれる微粒子量とパテ
ィキュレートフィルタ上において燃焼しうる微粒子量と
のバランスについては何ら考えておらず、斯くして上述
したように種々の問題を生じることになる。
【００１０】また、上述の公報に記載されたパティキュ
レートフィルタでは排気ガス温が３５０℃以下になると
微粒子は着火されず、斯くしてパティキュレートフィル
タ上に微粒子が堆積する。この場合、堆積量が少なけれ
ば排気ガス温が３５０℃から４００℃になったときに堆
積した微粒子が燃焼せしめられるが多量の微粒子が積層
状に堆積すると排気ガス温が３５０℃から４００℃にな
ったときに堆積した微粒子が着火せず、たとえ着火した
としても一部の微粒子は燃焼しないために燃え残りが生
じる。
レートフィルタでは排気ガス温が３５０℃以下になると
微粒子は着火されず、斯くしてパティキュレートフィル
タ上に微粒子が堆積する。この場合、堆積量が少なけれ
ば排気ガス温が３５０℃から４００℃になったときに堆
積した微粒子が燃焼せしめられるが多量の微粒子が積層
状に堆積すると排気ガス温が３５０℃から４００℃にな
ったときに堆積した微粒子が着火せず、たとえ着火した
としても一部の微粒子は燃焼しないために燃え残りが生
じる。
【００１１】この場合、多量の微粒子が積層状に堆積す
る前に排気ガス温を上昇させれば堆積した微粒子を燃え
残ることなく燃焼せしめることができるが上述の公報に
記載されたパティキュレートフィルタではこのようなこ
とは何ら考えておらず、斯くして多量の微粒子が積層状
に堆積した場合には排気ガス温を６００℃以上に上昇さ
せない限り、堆積した全微粒子を燃焼させることができ
ない。
る前に排気ガス温を上昇させれば堆積した微粒子を燃え
残ることなく燃焼せしめることができるが上述の公報に
記載されたパティキュレートフィルタではこのようなこ
とは何ら考えておらず、斯くして多量の微粒子が積層状
に堆積した場合には排気ガス温を６００℃以上に上昇さ
せない限り、堆積した全微粒子を燃焼させることができ
ない。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに１番目の発明では、燃焼室から排出された排気ガス
中の微粒子を除去するためのパティキュレートフィルタ
として、単位時間当りに燃焼室から排出される排出微粒
子量がパティキュレートフィルタ上において単位時間当
りに輝炎を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能
微粒子量よりも少ないときには排気ガス中の微粒子がパ
ティキュレートフィルタに流入すると輝炎を発すること
なく酸化除去せしめられるパティキュレートフィルタを
用い、排出微粒子量を酸化除去可能微粒子量よりも少な
くしうる機関の運転状態のときには排出微粒子量が酸化
除去可能微粒子量よりも少なくなるように排出微粒子量
又は酸化除去可能微粒子量の少くとも一方を制御するよ
うにしている。
めに１番目の発明では、燃焼室から排出された排気ガス
中の微粒子を除去するためのパティキュレートフィルタ
として、単位時間当りに燃焼室から排出される排出微粒
子量がパティキュレートフィルタ上において単位時間当
りに輝炎を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能
微粒子量よりも少ないときには排気ガス中の微粒子がパ
ティキュレートフィルタに流入すると輝炎を発すること
なく酸化除去せしめられるパティキュレートフィルタを
用い、排出微粒子量を酸化除去可能微粒子量よりも少な
くしうる機関の運転状態のときには排出微粒子量が酸化
除去可能微粒子量よりも少なくなるように排出微粒子量
又は酸化除去可能微粒子量の少くとも一方を制御するよ
うにしている。
【００１３】２番目の発明では１番目の発明において、
パティキュレートフィルタ上に貴金属触媒を担持してい
る。３番目の発明では２番目の発明において、周囲に過
剰酸素が存在すると酸素を取込んで酸素を保持しかつ周
囲の酸素濃度が低下すると保持した酸素を活性酸素の形
で放出する活性酸素放出剤をパティキュレートフィルタ
上に担持し、パティキュレートフィルタ上に微粒子が付
着したときに活性酸素放出剤から活性酸素を放出させ、
放出された活性酸素によってパティキュレートフィルタ
上に付着した微粒子を酸化させるようにしている。
パティキュレートフィルタ上に貴金属触媒を担持してい
る。３番目の発明では２番目の発明において、周囲に過
剰酸素が存在すると酸素を取込んで酸素を保持しかつ周
囲の酸素濃度が低下すると保持した酸素を活性酸素の形
で放出する活性酸素放出剤をパティキュレートフィルタ
上に担持し、パティキュレートフィルタ上に微粒子が付
着したときに活性酸素放出剤から活性酸素を放出させ、
放出された活性酸素によってパティキュレートフィルタ
上に付着した微粒子を酸化させるようにしている。
【００１４】４番目の発明では３番目の発明において、
活性酸素放出剤がアルカリ金属又はアルカリ土類金属又
は希土類又は遷移金属からなる。５番目の発明では４番
目の発明において、アルカリ金属およびアルカリ土類金
属がカルシウムよりもイオン化傾向の高い金属からな
る。６番目の発明では３番目の発明において、活性酸素
放出剤は、パティキュレートフィルタに流入する排気ガ
スの空燃比がリーンのときには排気ガス中のＮＯxを吸
収しパティキュレートフィルタに流入する排気ガスの空
燃比が理論空燃比又はリッチになると吸収したＮＯx を
放出する機能を有している。
活性酸素放出剤がアルカリ金属又はアルカリ土類金属又
は希土類又は遷移金属からなる。５番目の発明では４番
目の発明において、アルカリ金属およびアルカリ土類金
属がカルシウムよりもイオン化傾向の高い金属からな
る。６番目の発明では３番目の発明において、活性酸素
放出剤は、パティキュレートフィルタに流入する排気ガ
スの空燃比がリーンのときには排気ガス中のＮＯxを吸
収しパティキュレートフィルタに流入する排気ガスの空
燃比が理論空燃比又はリッチになると吸収したＮＯx を
放出する機能を有している。
【００１５】７番目の発明では１番目の発明において、
酸化除去可能微粒子量がパティキュレートフィルタの温
度の関数である。８番目の発明では７番目の発明におい
て、酸化除去可能微粒子量はパティキュレートフィルタ
の温度に加え、排気ガス中の酸素濃度又はＮＯx 濃度の
少くとも一つの関数である。
酸化除去可能微粒子量がパティキュレートフィルタの温
度の関数である。８番目の発明では７番目の発明におい
て、酸化除去可能微粒子量はパティキュレートフィルタ
の温度に加え、排気ガス中の酸素濃度又はＮＯx 濃度の
少くとも一つの関数である。
【００１６】９番目の発明では７番目の発明において、
酸化除去可能微粒子量が少くともパティキュレートフィ
ルタの温度の関数として予め記憶されている。１０番目
の発明では１番目の発明において、排出微粒子量を酸化
除去可能微粒子量よりも少なくしうる機関の運転状態の
ときに排出微粒子量と酸化除去可能微粒子量とが互いに
近づいたときには排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量
よりも少なくかつ排出微粒子量と酸化除去可能微粒子量
との差が大きくなるように排出微粒子量と酸化除去可能
微粒子量の少くとも一方を制御するようにしている。
酸化除去可能微粒子量が少くともパティキュレートフィ
ルタの温度の関数として予め記憶されている。１０番目
の発明では１番目の発明において、排出微粒子量を酸化
除去可能微粒子量よりも少なくしうる機関の運転状態の
ときに排出微粒子量と酸化除去可能微粒子量とが互いに
近づいたときには排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量
よりも少なくかつ排出微粒子量と酸化除去可能微粒子量
との差が大きくなるように排出微粒子量と酸化除去可能
微粒子量の少くとも一方を制御するようにしている。
【００１７】１１番目の発明では１０番目の発明におい
て、パティキュレートフィルタの温度を上昇させること
により排出微粒子量と酸化除去可能微粒子量との差を大
きくするようにしている。１２番目の発明では１０番目
の発明において、排出微粒子量を減少させることにより
排出微粒子量と酸化除去可能微粒子量との差を大きくす
るようにしている。
て、パティキュレートフィルタの温度を上昇させること
により排出微粒子量と酸化除去可能微粒子量との差を大
きくするようにしている。１２番目の発明では１０番目
の発明において、排出微粒子量を減少させることにより
排出微粒子量と酸化除去可能微粒子量との差を大きくす
るようにしている。
【００１８】１３番目の発明では１０番目の発明におい
て、排気ガス中の酸素濃度を高めることにより排出微粒
子量と酸化除去可能微粒子量との差を大きくするように
している。１４番目の発明では、燃焼室から排出された
排気ガス中の微粒子を除去するためのパティキュレート
フィルタとして、単位時間当りに燃焼室から排出される
排出微粒子量がパティキュレートフィルタ上において単
位時間当りに輝炎を発することなく酸化除去可能な酸化
除去可能微粒子量よりも少ないときには排気ガス中の微
粒子がパティキュレートフィルタに流入すると輝炎を発
することなく酸化除去せしめられるパティキュレートフ
ィルタを用い、パティキュレートフィルタ上において単
位時間当りに輝炎を発することなく酸化除去せしめられ
る酸化除去微粒子量を算出し、排出微粒子量を酸化除去
可能微粒子量よりも少なくしうる機関の運転状態のとき
には排出微粒子量が酸化除去微粒子量よりも少なくなる
ように排出微粒子量又は酸化除去可能微粒子量の少くと
も一方を制御するようにしている。
て、排気ガス中の酸素濃度を高めることにより排出微粒
子量と酸化除去可能微粒子量との差を大きくするように
している。１４番目の発明では、燃焼室から排出された
排気ガス中の微粒子を除去するためのパティキュレート
フィルタとして、単位時間当りに燃焼室から排出される
排出微粒子量がパティキュレートフィルタ上において単
位時間当りに輝炎を発することなく酸化除去可能な酸化
除去可能微粒子量よりも少ないときには排気ガス中の微
粒子がパティキュレートフィルタに流入すると輝炎を発
することなく酸化除去せしめられるパティキュレートフ
ィルタを用い、パティキュレートフィルタ上において単
位時間当りに輝炎を発することなく酸化除去せしめられ
る酸化除去微粒子量を算出し、排出微粒子量を酸化除去
可能微粒子量よりも少なくしうる機関の運転状態のとき
には排出微粒子量が酸化除去微粒子量よりも少なくなる
ように排出微粒子量又は酸化除去可能微粒子量の少くと
も一方を制御するようにしている。
【００１９】１５番目の発明では、燃焼室から排出され
た排気ガス中の微粒子を除去するためのパティキュレー
トフィルタとして、単位時間当りに燃焼室から排出され
る排出微粒子量がパティキュレートフィルタ上において
単位時間当りに輝炎を発することなく酸化除去可能な酸
化除去可能微粒子量よりも少ないときには排気ガス中の
微粒子がパティキュレートフィルタに流入すると輝炎を
発することなく酸化除去せしめられかつパティキュレー
トフィルタに流入する排気ガスの空燃比がリーンのとき
には排気ガス中のＮＯx を吸収しパティキュレートフィ
ルタに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッ
チになると吸収したＮＯx を放出する機能を有するパテ
ィキュレートフィルタを用い、排出微粒子量を酸化除去
可能微粒子量よりも少なくしうる機関の運転状態のとき
には排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量よりも少なく
なるように排出微粒子量又は酸化除去可能微粒子量の少
くとも一方を制御するようにしている。１６番目の発明
では、機関排気通路内に燃焼室から排出された排気ガス
中の微粒子を除去するためのパティキュレートフィルタ
を配置し、パティキュレートフィルタとして、単位時間
当りに燃焼室から排出される排出微粒子量がパティキュ
レートフィルタ上において単位時間当りに輝炎を発する
ことなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量よりも少
ないときには排気ガス中の微粒子がパティキュレートフ
ィルタに流入すると輝炎を発することなく酸化除去せし
められるパティキュレートフィルタを用い、排出微粒子
量を酸化除去可能微粒子量よりも少なくしうる機関の運
転状態のときには排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量
よりも少なくなるように排出微粒子量又は酸化除去可能
微粒子量の少くとも一方を制御する制御手段を具備して
いる。
た排気ガス中の微粒子を除去するためのパティキュレー
トフィルタとして、単位時間当りに燃焼室から排出され
る排出微粒子量がパティキュレートフィルタ上において
単位時間当りに輝炎を発することなく酸化除去可能な酸
化除去可能微粒子量よりも少ないときには排気ガス中の
微粒子がパティキュレートフィルタに流入すると輝炎を
発することなく酸化除去せしめられかつパティキュレー
トフィルタに流入する排気ガスの空燃比がリーンのとき
には排気ガス中のＮＯx を吸収しパティキュレートフィ
ルタに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッ
チになると吸収したＮＯx を放出する機能を有するパテ
ィキュレートフィルタを用い、排出微粒子量を酸化除去
可能微粒子量よりも少なくしうる機関の運転状態のとき
には排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量よりも少なく
なるように排出微粒子量又は酸化除去可能微粒子量の少
くとも一方を制御するようにしている。１６番目の発明
では、機関排気通路内に燃焼室から排出された排気ガス
中の微粒子を除去するためのパティキュレートフィルタ
を配置し、パティキュレートフィルタとして、単位時間
当りに燃焼室から排出される排出微粒子量がパティキュ
レートフィルタ上において単位時間当りに輝炎を発する
ことなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量よりも少
ないときには排気ガス中の微粒子がパティキュレートフ
ィルタに流入すると輝炎を発することなく酸化除去せし
められるパティキュレートフィルタを用い、排出微粒子
量を酸化除去可能微粒子量よりも少なくしうる機関の運
転状態のときには排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量
よりも少なくなるように排出微粒子量又は酸化除去可能
微粒子量の少くとも一方を制御する制御手段を具備して
いる。
【００２０】１７番目の発明では１６番目の発明におい
て、パティキュレートフィルタ上に貴金属触媒を担持し
ている。１８番目の発明では１７番目の発明において、
周囲に過剰酸素が存在すると酸素を取込んで酸素を保持
しかつ周囲の酸素濃度が低下すると保持した酸素を活性
酸素の形で放出する活性酸素放出剤をパティキュレート
フィルタ上に担持し、パティキュレートフィルタ上に微
粒子が付着したときに活性酸素放出剤から活性酸素を放
出させ、放出された活性酸素によってパティキュレート
フィルタ上に付着した微粒子を酸化させるようにしてい
る。
て、パティキュレートフィルタ上に貴金属触媒を担持し
ている。１８番目の発明では１７番目の発明において、
周囲に過剰酸素が存在すると酸素を取込んで酸素を保持
しかつ周囲の酸素濃度が低下すると保持した酸素を活性
酸素の形で放出する活性酸素放出剤をパティキュレート
フィルタ上に担持し、パティキュレートフィルタ上に微
粒子が付着したときに活性酸素放出剤から活性酸素を放
出させ、放出された活性酸素によってパティキュレート
フィルタ上に付着した微粒子を酸化させるようにしてい
る。
【００２１】１９番目の発明では１８番目の発明におい
て、活性酸素放出剤がアルカリ金属又はアルカリ土類金
属又は希土類又は遷移金属からなる。２０番目の発明で
は１９番目の発明において、アルカリ金属およびアルカ
リ土類金属がカルシウムよりもイオン化傾向の高い金属
からなる。２１番目の発明では１８番目の発明におい
て、活性酸素放出剤は、パティキュレートフィルタに流
入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中
のＮＯx を吸収しパティキュレートフィルタに流入する
排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸収
したＮＯx を放出する機能を有している。
て、活性酸素放出剤がアルカリ金属又はアルカリ土類金
属又は希土類又は遷移金属からなる。２０番目の発明で
は１９番目の発明において、アルカリ金属およびアルカ
リ土類金属がカルシウムよりもイオン化傾向の高い金属
からなる。２１番目の発明では１８番目の発明におい
て、活性酸素放出剤は、パティキュレートフィルタに流
入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中
のＮＯx を吸収しパティキュレートフィルタに流入する
排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸収
したＮＯx を放出する機能を有している。
【００２２】２２番目の発明では１６番目の発明におい
て、酸化除去可能微粒子量がパティキュレートフィルタ
の温度の関数である。２３番目の発明では２２番目の発
明において、酸化除去可能微粒子量はパティキュレート
フィルタの温度に加え、排気ガス中の酸素濃度又はＮＯ
x 濃度の少くとも一つの関数である。
て、酸化除去可能微粒子量がパティキュレートフィルタ
の温度の関数である。２３番目の発明では２２番目の発
明において、酸化除去可能微粒子量はパティキュレート
フィルタの温度に加え、排気ガス中の酸素濃度又はＮＯ
x 濃度の少くとも一つの関数である。
【００２３】２４番目の発明では２２番目の発明におい
て、酸化除去可能微粒子量を少くともパティキュレート
フィルタの温度の関数の形で予め記憶している記憶手段
を具備している。２５番目の発明では１６番目の発明に
おいて、制御手段は、排出微粒子量を酸化除去可能微粒
子量よりも少なくしうる機関の運転状態のときに排出微
粒子量と酸化除去可能微粒子量とが互いに近づいたとき
には排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量よりも少なく
かつ排出微粒子量と酸化除去可能微粒子量との差が大き
くなるように排出微粒子量と酸化除去可能微粒子量の少
くとも一方を制御する。
て、酸化除去可能微粒子量を少くともパティキュレート
フィルタの温度の関数の形で予め記憶している記憶手段
を具備している。２５番目の発明では１６番目の発明に
おいて、制御手段は、排出微粒子量を酸化除去可能微粒
子量よりも少なくしうる機関の運転状態のときに排出微
粒子量と酸化除去可能微粒子量とが互いに近づいたとき
には排出微粒子量が酸化除去可能微粒子量よりも少なく
かつ排出微粒子量と酸化除去可能微粒子量との差が大き
くなるように排出微粒子量と酸化除去可能微粒子量の少
くとも一方を制御する。
【００２４】２６番目の発明では２５番目の発明におい
て、制御手段は、パティキュレートフィルタの温度を上
昇させることによって排出微粒子量と酸化除去可能微粒
子量との差を大きくする。２７番目の発明では２６番目
の発明において、制御手段は、排気ガス温が上昇するよ
うに燃料噴射量又は燃料噴射時期の少くとも一方を制御
することによってパティキュレートフィルタの温度を上
昇させる。
て、制御手段は、パティキュレートフィルタの温度を上
昇させることによって排出微粒子量と酸化除去可能微粒
子量との差を大きくする。２７番目の発明では２６番目
の発明において、制御手段は、排気ガス温が上昇するよ
うに燃料噴射量又は燃料噴射時期の少くとも一方を制御
することによってパティキュレートフィルタの温度を上
昇させる。
【００２５】２８番目の発明では２７番目の発明におい
て、制御手段は、主燃料の噴射時期を遅角させるか、又
は主燃料に加え補助燃料を噴射することによって排気ガ
ス温を上昇させる。２９番目の発明では２６番目の発明
において、機関が、再循環排気ガス量を増大していくと
煤の発生量が次第に増大してピークに達し、再循環排気
ガス量を更に増大すると煤がほとんど発生しなくなる機
関からなり、制御手段は、再循環排気ガス量を煤の発生
量がピークとなる再循環排気ガス量よりも多くすること
によって排気ガス温を上昇させ、それによってパティキ
ュレートフィルタの温度を上昇させる。
て、制御手段は、主燃料の噴射時期を遅角させるか、又
は主燃料に加え補助燃料を噴射することによって排気ガ
ス温を上昇させる。２９番目の発明では２６番目の発明
において、機関が、再循環排気ガス量を増大していくと
煤の発生量が次第に増大してピークに達し、再循環排気
ガス量を更に増大すると煤がほとんど発生しなくなる機
関からなり、制御手段は、再循環排気ガス量を煤の発生
量がピークとなる再循環排気ガス量よりも多くすること
によって排気ガス温を上昇させ、それによってパティキ
ュレートフィルタの温度を上昇させる。
【００２６】３０番目の発明では２６番目の発明におい
て、パティキュレートフィルタ上流の排気通路内に炭化
水素供給装置を配置し、炭化水素供給装置から排気通路
内に炭化水素を供給することによってパティキュレート
フィルタの温度を上昇させる。３１番目の発明では２６
番目の発明において、パティキュレートフィルタ下流の
排気通路内に排気制御弁を配置し、排気制御弁を閉弁す
ることによってパティキュレートフィルタの温度を上昇
させる。
て、パティキュレートフィルタ上流の排気通路内に炭化
水素供給装置を配置し、炭化水素供給装置から排気通路
内に炭化水素を供給することによってパティキュレート
フィルタの温度を上昇させる。３１番目の発明では２６
番目の発明において、パティキュレートフィルタ下流の
排気通路内に排気制御弁を配置し、排気制御弁を閉弁す
ることによってパティキュレートフィルタの温度を上昇
させる。
【００２７】３２番目の発明では２６番目の発明におい
て、排気タービンを迂回する排気ガス量を制御するため
のウエストゲートバルブを備えた排気ターボチャージャ
を具備しており、ウエストゲートバルブを開弁すること
によってパティキュレートフィルタの温度を上昇させ
る。３３番目の発明では２５番目の発明において、制御
手段は、排出微粒子量を減少させることによって排出微
粒子量と酸化除去可能微粒子量との差を大きくする。
て、排気タービンを迂回する排気ガス量を制御するため
のウエストゲートバルブを備えた排気ターボチャージャ
を具備しており、ウエストゲートバルブを開弁すること
によってパティキュレートフィルタの温度を上昇させ
る。３３番目の発明では２５番目の発明において、制御
手段は、排出微粒子量を減少させることによって排出微
粒子量と酸化除去可能微粒子量との差を大きくする。
【００２８】３４番目の発明では３３番目の発明におい
て、制御手段は、排出微粒子量が減少するように燃料噴
射量又は燃料噴射時期又は燃料噴射圧又は補助燃料の噴
射を制御する。３５番目の発明では３３番目の発明にお
いて、吸入空気を過給するための過給手段を具備し、制
御手段は、過給圧を増大させることによって排出微粒子
量を減少させる。
て、制御手段は、排出微粒子量が減少するように燃料噴
射量又は燃料噴射時期又は燃料噴射圧又は補助燃料の噴
射を制御する。３５番目の発明では３３番目の発明にお
いて、吸入空気を過給するための過給手段を具備し、制
御手段は、過給圧を増大させることによって排出微粒子
量を減少させる。
【００２９】３６番目の発明では３３番目の発明におい
て、排気ガスを吸気通路内に再循環させるための排気ガ
ス再循環装置を具備し、制御手段は、排気ガス再循環率
を減少させることによって排出微粒子量を減少させる。
３７番目の発明では２５番目の発明において、制御手段
は、排気ガス中の酸素濃度を高めることによって排出微
粒子量と酸化除去可能微粒子量との差を大きくする。
て、排気ガスを吸気通路内に再循環させるための排気ガ
ス再循環装置を具備し、制御手段は、排気ガス再循環率
を減少させることによって排出微粒子量を減少させる。
３７番目の発明では２５番目の発明において、制御手段
は、排気ガス中の酸素濃度を高めることによって排出微
粒子量と酸化除去可能微粒子量との差を大きくする。
【００３０】３８番目の発明では３７番目の発明におい
て、排気ガスを吸気通路内に再循環させるための排気ガ
ス再循環装置を具備し、制御手段は、排気ガス再循環率
を減少させることによって排気ガス中の酸素濃度を高く
する。３９番目の発明では３７番目の発明において、パ
ティキュレートフィルタ上流の排気通路内に２次空気を
供給するための２次空気供給装置を具備し、制御手段
は、パティキュレートフィルタ上流の排気通路内に２次
空気を供給することによって排気ガス中の酸素濃度を高
くする。
て、排気ガスを吸気通路内に再循環させるための排気ガ
ス再循環装置を具備し、制御手段は、排気ガス再循環率
を減少させることによって排気ガス中の酸素濃度を高く
する。３９番目の発明では３７番目の発明において、パ
ティキュレートフィルタ上流の排気通路内に２次空気を
供給するための２次空気供給装置を具備し、制御手段
は、パティキュレートフィルタ上流の排気通路内に２次
空気を供給することによって排気ガス中の酸素濃度を高
くする。
【００３１】４０番目の発明では、機関排気通路内に燃
焼室から排出された排気ガス中の微粒子を除去するため
のパティキュレートフィルタを配置し、パティキュレー
トフィルタとして、単位時間当りに燃焼室から排出され
る排出微粒子量がパティキュレートフィルタ上において
単位時間当りに輝炎を発することなく酸化除去可能な酸
化除去可能微粒子量よりも少ないときには排気ガス中の
微粒子がパティキュレートフィルタに流入すると輝炎を
発することなく酸化除去せしめられるパティキュレート
フィルタを用い、パティキュレートフィルタ上において
単位時間当りに輝炎を発することなく酸化除去せしめら
れる酸化除去微粒子量を算出する算出手段と、排出微粒
子量を酸化除去可能微粒子量よりも少なくしうる機関の
運転状態のときには排出微粒子量が酸化除去微粒子量よ
りも少なくなるように排出微粒子量又は酸化除去可能微
粒子量の少くとも一方を制御する制御手段を具備してい
る。４１番目の発明では、機関排気通路内に燃焼室から
排出された排気ガス中の微粒子を除去するためのパティ
キュレートフィルタを配置し、パティキュレートフィル
タとして、単位時間当りに燃焼室から排出される排出微
粒子量がパティキュレートフィルタ上において単位時間
当りに輝炎を発することなく酸化除去可能な酸化除去可
能微粒子量よりも少ないときには排気ガス中の微粒子が
パティキュレートフィルタに流入すると輝炎を発するこ
となく酸化除去せしめられかつパティキュレートフィル
タに流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気
ガス中のＮＯx を吸収しパティキュレートフィルタに流
入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになる
と吸収したＮＯx を放出する機能を有するパティキュレ
ートフィルタを用い、排出微粒子量を酸化除去可能微粒
子量よりも少なくしうる機関の運転状態のときには排出
微粒子量が酸化除去可能微粒子量よりも少なくなるよう
に排出微粒子量又は酸化除去可能微粒子量の少くとも一
方を制御する制御手段を具備している。
焼室から排出された排気ガス中の微粒子を除去するため
のパティキュレートフィルタを配置し、パティキュレー
トフィルタとして、単位時間当りに燃焼室から排出され
る排出微粒子量がパティキュレートフィルタ上において
単位時間当りに輝炎を発することなく酸化除去可能な酸
化除去可能微粒子量よりも少ないときには排気ガス中の
微粒子がパティキュレートフィルタに流入すると輝炎を
発することなく酸化除去せしめられるパティキュレート
フィルタを用い、パティキュレートフィルタ上において
単位時間当りに輝炎を発することなく酸化除去せしめら
れる酸化除去微粒子量を算出する算出手段と、排出微粒
子量を酸化除去可能微粒子量よりも少なくしうる機関の
運転状態のときには排出微粒子量が酸化除去微粒子量よ
りも少なくなるように排出微粒子量又は酸化除去可能微
粒子量の少くとも一方を制御する制御手段を具備してい
る。４１番目の発明では、機関排気通路内に燃焼室から
排出された排気ガス中の微粒子を除去するためのパティ
キュレートフィルタを配置し、パティキュレートフィル
タとして、単位時間当りに燃焼室から排出される排出微
粒子量がパティキュレートフィルタ上において単位時間
当りに輝炎を発することなく酸化除去可能な酸化除去可
能微粒子量よりも少ないときには排気ガス中の微粒子が
パティキュレートフィルタに流入すると輝炎を発するこ
となく酸化除去せしめられかつパティキュレートフィル
タに流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気
ガス中のＮＯx を吸収しパティキュレートフィルタに流
入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになる
と吸収したＮＯx を放出する機能を有するパティキュレ
ートフィルタを用い、排出微粒子量を酸化除去可能微粒
子量よりも少なくしうる機関の運転状態のときには排出
微粒子量が酸化除去可能微粒子量よりも少なくなるよう
に排出微粒子量又は酸化除去可能微粒子量の少くとも一
方を制御する制御手段を具備している。
【００３２】
【発明の実施の形態】図１は本発明を圧縮着火式内燃機
関に適用した場合を示している。なお、本発明は火花点
火式内燃機関にも適用することもできる。図１を参照す
ると、１は機関本体、２はシリンダブロック、３はシリ
ンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は電気制御
式燃料噴射弁、７は吸気弁、８は吸気ポート、９は排気
弁、１０は排気ポートを夫々示す。吸気ポート８は対応
する吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結さ
れ、サージタンク１２は吸気ダクト１３を介して排気タ
ーボチャージャ１４のコンプレッサ１５に連結される。
吸気ダクト１３内にはステップモータ１６により駆動さ
れるスロットル弁１７が配置され、更に吸気ダクト１３
周りには吸気ダクト１３内を流れる吸入空気を冷却する
ための冷却装置１８が配置される。図１に示される実施
例では機関冷却水が冷却装置１８内に導びかれ、機関冷
却水によって吸入空気が冷却される。一方、排気ポート
１０は排気マニホルド１９および排気管２０を介して排
気ターボチャージャ１４の排気タービン２１に連結さ
れ、排気タービン２１の出口はパティキュレートフィル
タ２２を内蔵したケーシング２３に連結される。
関に適用した場合を示している。なお、本発明は火花点
火式内燃機関にも適用することもできる。図１を参照す
ると、１は機関本体、２はシリンダブロック、３はシリ
ンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は電気制御
式燃料噴射弁、７は吸気弁、８は吸気ポート、９は排気
弁、１０は排気ポートを夫々示す。吸気ポート８は対応
する吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結さ
れ、サージタンク１２は吸気ダクト１３を介して排気タ
ーボチャージャ１４のコンプレッサ１５に連結される。
吸気ダクト１３内にはステップモータ１６により駆動さ
れるスロットル弁１７が配置され、更に吸気ダクト１３
周りには吸気ダクト１３内を流れる吸入空気を冷却する
ための冷却装置１８が配置される。図１に示される実施
例では機関冷却水が冷却装置１８内に導びかれ、機関冷
却水によって吸入空気が冷却される。一方、排気ポート
１０は排気マニホルド１９および排気管２０を介して排
気ターボチャージャ１４の排気タービン２１に連結さ
れ、排気タービン２１の出口はパティキュレートフィル
タ２２を内蔵したケーシング２３に連結される。
【００３３】排気マニホルド１９とサージタンク１２と
は排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路２４を介
して互いに連結され、ＥＧＲ通路２４内には電気制御式
ＥＧＲ制御弁２５が配置される。また、ＥＧＲ通路２４
周りにはＥＧＲ通路２４内を流れるＥＧＲガスを冷却す
るための冷却装置２６が配置される。図１に示される実
施例では機関冷却水が冷却装置２６内に導びかれ、機関
冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。一方、各燃料
噴射弁６は燃料供給管６ａを介して燃料リザーバ、いわ
ゆるコモンレール２７に連結される。このコモンレール
２７内へは電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２８か
ら燃料が供給され、コモンレール２７内に供給された燃
料は各燃料供給管６ａを介して燃料噴射弁６に供給され
る。コモンレール２７にはコモンレール２７内の燃料圧
を検出するための燃料圧センサ２９が取付けられ、燃料
圧センサ２９の出力信号に基づいてコモンレール２７内
の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ２８の吐
出量が制御される。電子制御ユニット３０はデジタルコ
ンピュータからなり、双方向性バス３１によって互いに
接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ
（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプ
ロセッサ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６
を具備する。燃料圧センサ２９の出力信号は対応するＡ
Ｄ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。ま
た、パティキュレートフィルタ２２にはパティキュレー
トフィルタ２２の温度を検出するための温度センサ３９
が取付けられ、この温度センサ３９の出力信号は対応す
るＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力され
る。アクセルペダル４０にはアクセルペダル４０の踏込
み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ４１が
接続され、負荷センサ４１の出力電圧は対応するＡＤ変
換器３７を介して入力ポート３５に入力される。更に入
力ポート３５にはクランクシャフトが例えば３０°回転
する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４２が
接続される。一方、出力ポート３６は対応する駆動回路
３８を介して燃料噴射弁６、スロットル弁駆動用ステッ
プモータ１６、ＥＧＲ制御弁２５、および燃料ポンプ２
８に接続される。
は排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路２４を介
して互いに連結され、ＥＧＲ通路２４内には電気制御式
ＥＧＲ制御弁２５が配置される。また、ＥＧＲ通路２４
周りにはＥＧＲ通路２４内を流れるＥＧＲガスを冷却す
るための冷却装置２６が配置される。図１に示される実
施例では機関冷却水が冷却装置２６内に導びかれ、機関
冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。一方、各燃料
噴射弁６は燃料供給管６ａを介して燃料リザーバ、いわ
ゆるコモンレール２７に連結される。このコモンレール
２７内へは電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２８か
ら燃料が供給され、コモンレール２７内に供給された燃
料は各燃料供給管６ａを介して燃料噴射弁６に供給され
る。コモンレール２７にはコモンレール２７内の燃料圧
を検出するための燃料圧センサ２９が取付けられ、燃料
圧センサ２９の出力信号に基づいてコモンレール２７内
の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ２８の吐
出量が制御される。電子制御ユニット３０はデジタルコ
ンピュータからなり、双方向性バス３１によって互いに
接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ
（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプ
ロセッサ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６
を具備する。燃料圧センサ２９の出力信号は対応するＡ
Ｄ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。ま
た、パティキュレートフィルタ２２にはパティキュレー
トフィルタ２２の温度を検出するための温度センサ３９
が取付けられ、この温度センサ３９の出力信号は対応す
るＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力され
る。アクセルペダル４０にはアクセルペダル４０の踏込
み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ４１が
接続され、負荷センサ４１の出力電圧は対応するＡＤ変
換器３７を介して入力ポート３５に入力される。更に入
力ポート３５にはクランクシャフトが例えば３０°回転
する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４２が
接続される。一方、出力ポート３６は対応する駆動回路
３８を介して燃料噴射弁６、スロットル弁駆動用ステッ
プモータ１６、ＥＧＲ制御弁２５、および燃料ポンプ２
８に接続される。
【００３４】図２（Ａ）は要求トルクＴＱと、アクセル
ペダル４０の踏込み量Ｌと、機関回転数Ｎとの関係を示
している。なお、図２（Ａ）において各曲線は等トルク
曲線を表しており、ＴＱ＝０で示される曲線はトルクが
零であることを示しており、残りの曲線はＴＱ＝ａ，Ｔ
Ｑ＝ｂ，ＴＱ＝ｃ，ＴＱ＝ｄの順に次第に要求トルクが
高くなる。図２（Ａ）に示される要求トルクＴＱは図２
（Ｂ）に示されるようにアクセルペダル４０の踏込み量
Ｌと機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ
３２内に記憶されている。本発明による実施例では図２
（Ｂ）に示すマップからアクセルペダル４０の踏込み量
Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた要求トルクＴＱがまず初
めに算出され、この要求トルクＴＱに基づいて燃料噴射
量等が算出される。
ペダル４０の踏込み量Ｌと、機関回転数Ｎとの関係を示
している。なお、図２（Ａ）において各曲線は等トルク
曲線を表しており、ＴＱ＝０で示される曲線はトルクが
零であることを示しており、残りの曲線はＴＱ＝ａ，Ｔ
Ｑ＝ｂ，ＴＱ＝ｃ，ＴＱ＝ｄの順に次第に要求トルクが
高くなる。図２（Ａ）に示される要求トルクＴＱは図２
（Ｂ）に示されるようにアクセルペダル４０の踏込み量
Ｌと機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ
３２内に記憶されている。本発明による実施例では図２
（Ｂ）に示すマップからアクセルペダル４０の踏込み量
Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた要求トルクＴＱがまず初
めに算出され、この要求トルクＴＱに基づいて燃料噴射
量等が算出される。
【００３５】図３にパティキュレートフィルタ２２の構
造を示す。なお、図３において（Ａ）はパティキュレー
トフィルタ２２の正面図を示しており、（Ｂ）はパティ
キュレートフィルタ２２の側面断面図を示している。図
３（Ａ）および（Ｂ）に示されるようにパティキュレー
トフィルタ２２はハニカム構造をなしており、互いに平
行をなして延びる複数個の排気流通路５０，５１を具備
する。これら排気流通路は下流端が栓５２により閉塞さ
れた排気ガス流入通路５０と、上流端が栓５３により閉
塞された排気ガス流出通路５１とにより構成される。な
お、図３（Ａ）においてハッチングを付した部分は栓５
３を示している。従って排気ガス流入通路５０および排
気ガス流出通路５１は薄肉の隔壁５４を介して交互に配
置される。云い換えると排気ガス流入通路５０および排
気ガス流出通路５１は各排気ガス流入通路５０が４つの
排気ガス流出通路５１によって包囲され、各排気ガス流
出通路５１が４つの排気ガス流入通路５０によって包囲
されるように配置される。
造を示す。なお、図３において（Ａ）はパティキュレー
トフィルタ２２の正面図を示しており、（Ｂ）はパティ
キュレートフィルタ２２の側面断面図を示している。図
３（Ａ）および（Ｂ）に示されるようにパティキュレー
トフィルタ２２はハニカム構造をなしており、互いに平
行をなして延びる複数個の排気流通路５０，５１を具備
する。これら排気流通路は下流端が栓５２により閉塞さ
れた排気ガス流入通路５０と、上流端が栓５３により閉
塞された排気ガス流出通路５１とにより構成される。な
お、図３（Ａ）においてハッチングを付した部分は栓５
３を示している。従って排気ガス流入通路５０および排
気ガス流出通路５１は薄肉の隔壁５４を介して交互に配
置される。云い換えると排気ガス流入通路５０および排
気ガス流出通路５１は各排気ガス流入通路５０が４つの
排気ガス流出通路５１によって包囲され、各排気ガス流
出通路５１が４つの排気ガス流入通路５０によって包囲
されるように配置される。
【００３６】パティキュレートフィルタ２２は例えばコ
ージライトのような多孔質材料から形成されており、従
って排気ガス流入通路５０内に流入した排気ガスは図３
（Ｂ）において矢印で示されるように周囲の隔壁５４内
を通って隣接する排気ガス流出通路５１内に流出する。
本発明による実施例では各排気ガス流入通路５０および
各排気ガス流出通路５１の周壁面、即ち各隔壁５４の両
側表面上および隔壁５４内の細孔内壁面上には例えばア
ルミナからなる担体の層が形成されており、この担体上
に貴金属触媒、および周囲に過剰酸素が存在すると酸素
を取込んで酸素を保持しかつ周囲の酸素濃度が低下する
と保持した酸素を活性酸素の形で放出する活性酸素放出
剤が担持されている。
ージライトのような多孔質材料から形成されており、従
って排気ガス流入通路５０内に流入した排気ガスは図３
（Ｂ）において矢印で示されるように周囲の隔壁５４内
を通って隣接する排気ガス流出通路５１内に流出する。
本発明による実施例では各排気ガス流入通路５０および
各排気ガス流出通路５１の周壁面、即ち各隔壁５４の両
側表面上および隔壁５４内の細孔内壁面上には例えばア
ルミナからなる担体の層が形成されており、この担体上
に貴金属触媒、および周囲に過剰酸素が存在すると酸素
を取込んで酸素を保持しかつ周囲の酸素濃度が低下する
と保持した酸素を活性酸素の形で放出する活性酸素放出
剤が担持されている。
【００３７】この場合、本発明による実施例では貴金属
触媒として白金Ｐｔが用いられており、活性酸素放出剤
としてカリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セ
シウムＣｓ、ルビジウムＲｂのようなアルカリ金属、バ
リウムＢａ、カルシウムＣａ、ストロンチウムＳｒのよ
うなアルカリ土類金属、ランタンＬａ、イットリウム
Ｙ、セリウムＣｅのような希土類、および錫Ｓｎ、鉄Ｆ
ｅのような遷移金属から選ばれた少くとも一つが用いら
れている。
触媒として白金Ｐｔが用いられており、活性酸素放出剤
としてカリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セ
シウムＣｓ、ルビジウムＲｂのようなアルカリ金属、バ
リウムＢａ、カルシウムＣａ、ストロンチウムＳｒのよ
うなアルカリ土類金属、ランタンＬａ、イットリウム
Ｙ、セリウムＣｅのような希土類、および錫Ｓｎ、鉄Ｆ
ｅのような遷移金属から選ばれた少くとも一つが用いら
れている。
【００３８】なお、この場合活性酸素放出剤としてはカ
ルシウムＣａよりもイオン化傾向の高いアルカリ金属又
はアルカリ土類金属、即ちカリウムＫ、リチウムＬｉ、
セシウムＣｓ、ルビジウムＲｂ、バリウムＢａ、ストロ
ンチウムＳｒを用いるか、或いはセリウムＣｅを用いる
ことが好ましい。次にパティキュレートフィルタ２２に
よる排気ガス中の微粒子除去作用について担体上に白金
ＰｔおよびカリウムＫを担持させた場合を例にとって説
明するが他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類金
属、希土類、遷移金属を用いても同様な微粒子除去作用
が行われる。
ルシウムＣａよりもイオン化傾向の高いアルカリ金属又
はアルカリ土類金属、即ちカリウムＫ、リチウムＬｉ、
セシウムＣｓ、ルビジウムＲｂ、バリウムＢａ、ストロ
ンチウムＳｒを用いるか、或いはセリウムＣｅを用いる
ことが好ましい。次にパティキュレートフィルタ２２に
よる排気ガス中の微粒子除去作用について担体上に白金
ＰｔおよびカリウムＫを担持させた場合を例にとって説
明するが他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類金
属、希土類、遷移金属を用いても同様な微粒子除去作用
が行われる。
【００３９】図１に示されるような圧縮着火式内燃機関
では空気過剰のもとで燃焼が行われ、従って排気ガスは
多量の過剰空気を含んでいる。即ち、吸気通路、燃焼室
５および排気通路内に供給された空気と燃料との比を排
気ガスの空燃比と称すると図１に示されるような圧縮着
火式内燃機関では排気ガスの空燃比はリーンとなってい
る。また、燃焼室５内ではＮＯが発生するので排気ガス
中にはＮＯが含まれている。また、燃料中にはイオウＳ
が含まれており、このイオウＳは燃焼室５内で酸素と反
応してＳＯ2 となる。従って排気ガス中にはＳＯ2 が含
まれている。従って過剰酸素、ＮＯおよびＳＯ2 を含ん
だ排気ガスがパティキュレートフィルタ２２の排気ガス
流入通路５０内に流入することになる。
では空気過剰のもとで燃焼が行われ、従って排気ガスは
多量の過剰空気を含んでいる。即ち、吸気通路、燃焼室
５および排気通路内に供給された空気と燃料との比を排
気ガスの空燃比と称すると図１に示されるような圧縮着
火式内燃機関では排気ガスの空燃比はリーンとなってい
る。また、燃焼室５内ではＮＯが発生するので排気ガス
中にはＮＯが含まれている。また、燃料中にはイオウＳ
が含まれており、このイオウＳは燃焼室５内で酸素と反
応してＳＯ2 となる。従って排気ガス中にはＳＯ2 が含
まれている。従って過剰酸素、ＮＯおよびＳＯ2 を含ん
だ排気ガスがパティキュレートフィルタ２２の排気ガス
流入通路５０内に流入することになる。
【００４０】図４（Ａ）および（Ｂ）は排気ガス流入通
路５０の内周面および隔壁５４内の細孔内壁面上に形成
された担体層の表面の拡大図を模式的に表わしている。
なお、図４（Ａ）および（Ｂ）において６０は白金Ｐｔ
の粒子を示しており、６１はカリウムＫを含んでいる活
性酸素放出剤を示している。上述したように排気ガス中
には多量の過剰酸素が含まれているので排気ガスがパテ
ィキュレートフィルタ２２の排気ガス流入通路５０内に
流入すると図４（Ａ）に示されるようにこれら酸素Ｏ2
がＯ2 - 又はＯ2-の形で白金Ｐｔの表面に付着する。一
方、排気ガス中のＮＯは白金Ｐｔの表面上でＯ2 - 又は
Ｏ2-と反応し、ＮＯ2 となる（２ＮＯ＋Ｏ2 →２ＮＯ
2 ）。次いで生成されたＮＯ2 の一部は白金Ｐｔ上で酸
化されつつ活性酸素放出剤６１内に吸収され、カリウム
Ｋと結合しながら図４（Ａ）に示されるように硝酸イオ
ンＮＯ3 - の形で活性酸素放出剤６１内に拡散し、一部
の硝酸イオンＮＯ3 - は硝酸カリウムＫＮＯ3 を生成す
る。
路５０の内周面および隔壁５４内の細孔内壁面上に形成
された担体層の表面の拡大図を模式的に表わしている。
なお、図４（Ａ）および（Ｂ）において６０は白金Ｐｔ
の粒子を示しており、６１はカリウムＫを含んでいる活
性酸素放出剤を示している。上述したように排気ガス中
には多量の過剰酸素が含まれているので排気ガスがパテ
ィキュレートフィルタ２２の排気ガス流入通路５０内に
流入すると図４（Ａ）に示されるようにこれら酸素Ｏ2
がＯ2 - 又はＯ2-の形で白金Ｐｔの表面に付着する。一
方、排気ガス中のＮＯは白金Ｐｔの表面上でＯ2 - 又は
Ｏ2-と反応し、ＮＯ2 となる（２ＮＯ＋Ｏ2 →２ＮＯ
2 ）。次いで生成されたＮＯ2 の一部は白金Ｐｔ上で酸
化されつつ活性酸素放出剤６１内に吸収され、カリウム
Ｋと結合しながら図４（Ａ）に示されるように硝酸イオ
ンＮＯ3 - の形で活性酸素放出剤６１内に拡散し、一部
の硝酸イオンＮＯ3 - は硝酸カリウムＫＮＯ3 を生成す
る。
【００４１】一方、上述したように排気ガス中にはＳＯ
2 も含まれており、このＳＯ2 もＮＯと同様なメカニズ
ムによって活性酸素放出剤６１内に吸収される。即ち、
上述したように酸素Ｏ2 がＯ2 - 又はＯ2-の形で白金Ｐ
ｔの表面に付着しており、排気ガス中のＳＯ2 は白金Ｐ
ｔの表面でＯ2 - 又はＯ2-と反応してＳＯ3 となる。次
いで生成されたＳＯ3 の一部は白金Ｐｔ上で更に酸化さ
れつつ活性酸素放出剤６１内に吸収され、カリウムＫと
結合しながら硫酸イオンＳＯ4 2- の形で活性酸素放出剤
６１内に拡散し、硫酸カリウムＫ2 ＳＯ4 を生成する。
このようにして活性酸素放出触媒６１内には硝酸カリウ
ムＫＮＯ3 および硫酸カリウムＫ2 ＳＯ 4 が生成され
る。
2 も含まれており、このＳＯ2 もＮＯと同様なメカニズ
ムによって活性酸素放出剤６１内に吸収される。即ち、
上述したように酸素Ｏ2 がＯ2 - 又はＯ2-の形で白金Ｐ
ｔの表面に付着しており、排気ガス中のＳＯ2 は白金Ｐ
ｔの表面でＯ2 - 又はＯ2-と反応してＳＯ3 となる。次
いで生成されたＳＯ3 の一部は白金Ｐｔ上で更に酸化さ
れつつ活性酸素放出剤６１内に吸収され、カリウムＫと
結合しながら硫酸イオンＳＯ4 2- の形で活性酸素放出剤
６１内に拡散し、硫酸カリウムＫ2 ＳＯ4 を生成する。
このようにして活性酸素放出触媒６１内には硝酸カリウ
ムＫＮＯ3 および硫酸カリウムＫ2 ＳＯ 4 が生成され
る。
【００４２】一方、燃焼室５内においては主にカーボン
Ｃからなる微粒子が生成され、従って排気ガス中にはこ
れら微粒子が含まれている。排気ガス中に含まれている
これら微粒子は排気ガスがパティキュレートフィルタ２
２の排気ガス流入通路５０内を流れているときに、或い
は排気ガス流入通路５０から排気ガス流出通路５１に向
かうときに図４（Ｂ）において６２で示されるように担
体層の表面、例えば活性酸素放出剤６１の表面上に接触
し、付着する。
Ｃからなる微粒子が生成され、従って排気ガス中にはこ
れら微粒子が含まれている。排気ガス中に含まれている
これら微粒子は排気ガスがパティキュレートフィルタ２
２の排気ガス流入通路５０内を流れているときに、或い
は排気ガス流入通路５０から排気ガス流出通路５１に向
かうときに図４（Ｂ）において６２で示されるように担
体層の表面、例えば活性酸素放出剤６１の表面上に接触
し、付着する。
【００４３】このように微粒子６２が活性酸素放出剤６
１の表面上に付着すると微粒子６２と活性酸素放出剤６
１との接触面では酸素濃度が低下する。酸素濃度が低下
すると酸素濃度の高い活性酸素放出剤６１内との間で濃
度差が生じ、斯くして活性酸素放出剤６１内の酸素が微
粒子６２と活性酸素放出剤６１との接触面に向けて移動
しようとする。その結果、活性酸素放出剤６１内に形成
されている硝酸カリウムＫＮＯ3 がカリウムＫと酸素Ｏ
とＮＯとに分解され、酸素Ｏが微粒子６２と活性酸素放
出剤６１との接触面に向かい、ＮＯが活性酸素放出剤６
１から外部に放出される。外部に放出されたＮＯは下流
側の白金Ｐｔ上において酸化され、再び活性酸素放出剤
６１内に吸収される。
１の表面上に付着すると微粒子６２と活性酸素放出剤６
１との接触面では酸素濃度が低下する。酸素濃度が低下
すると酸素濃度の高い活性酸素放出剤６１内との間で濃
度差が生じ、斯くして活性酸素放出剤６１内の酸素が微
粒子６２と活性酸素放出剤６１との接触面に向けて移動
しようとする。その結果、活性酸素放出剤６１内に形成
されている硝酸カリウムＫＮＯ3 がカリウムＫと酸素Ｏ
とＮＯとに分解され、酸素Ｏが微粒子６２と活性酸素放
出剤６１との接触面に向かい、ＮＯが活性酸素放出剤６
１から外部に放出される。外部に放出されたＮＯは下流
側の白金Ｐｔ上において酸化され、再び活性酸素放出剤
６１内に吸収される。
【００４４】一方、このとき活性酸素放出剤６１内に形
成されている硫酸カリウムＫ2 ＳＯ 4 もカリウムＫと酸
素ＯとＳＯ2 とに分解され、酸素Ｏが微粒子６２と活性
酸素放出剤６１との接触面に向かい、ＳＯ2 が活性酸素
放出剤６１から外部に放出される。外部に放出されたＳ
Ｏ2 は下流側の白金Ｐｔ上において酸化され、再び活性
酸素放出剤６１内に吸収される。
成されている硫酸カリウムＫ2 ＳＯ 4 もカリウムＫと酸
素ＯとＳＯ2 とに分解され、酸素Ｏが微粒子６２と活性
酸素放出剤６１との接触面に向かい、ＳＯ2 が活性酸素
放出剤６１から外部に放出される。外部に放出されたＳ
Ｏ2 は下流側の白金Ｐｔ上において酸化され、再び活性
酸素放出剤６１内に吸収される。
【００４５】一方、微粒子６２と活性酸素放出剤６１と
の接触面に向かう酸素Ｏは硝酸カリウムＫＮＯ3 や硫酸
カリウムＫ2 ＳＯ4 のような化合物から分解された酸素
である。化合物から分解された酸素Ｏは高いエネルギを
有しており、極めて高い活性を有する。従って微粒子６
２と活性酸素放出剤６１との接触面に向かう酸素は活性
酸素Ｏとなっている。これら活性酸素Ｏが微粒子６２に
接触すると微粒子６２の酸化作用が促進され、微粒子６
２は数分から数１０分の短時間のうちに輝炎を発するこ
となく酸化せしめられる。このように微粒子６２が酸化
せしめられている間に他の微粒子が次から次へとパティ
キュレートフィルタ２２に付着する。従って実際にはパ
ティキュレートフィルタ２２上には或る程度の量の微粒
子が常時堆積しており、この堆積している微粒子のうち
の一部の微粒子が酸化除去せしめられることになる。こ
のようにしてパティキュレートフィルタ２２上に付着し
た微粒子６２が輝炎を発することなく連続燃焼せしめら
れる。なお、ＮＯx は酸素原子の結合および分離を繰返
しつつ活性酸素放出剤６１内において硝酸イオンＮＯ3 -
の形で拡散するものと考えられ、この間にも活性酸素が
発生する。微粒子６２はこの活性酸素によっても酸化せ
しめられる。また、このようにパティキュレートフィル
タ２２上に付着した微粒子６２は活性酸素Ｏによって酸
化せしめられるがこれら微粒子６２は排気ガス中の酸素
によっても酸化せしめられる。
の接触面に向かう酸素Ｏは硝酸カリウムＫＮＯ3 や硫酸
カリウムＫ2 ＳＯ4 のような化合物から分解された酸素
である。化合物から分解された酸素Ｏは高いエネルギを
有しており、極めて高い活性を有する。従って微粒子６
２と活性酸素放出剤６１との接触面に向かう酸素は活性
酸素Ｏとなっている。これら活性酸素Ｏが微粒子６２に
接触すると微粒子６２の酸化作用が促進され、微粒子６
２は数分から数１０分の短時間のうちに輝炎を発するこ
となく酸化せしめられる。このように微粒子６２が酸化
せしめられている間に他の微粒子が次から次へとパティ
キュレートフィルタ２２に付着する。従って実際にはパ
ティキュレートフィルタ２２上には或る程度の量の微粒
子が常時堆積しており、この堆積している微粒子のうち
の一部の微粒子が酸化除去せしめられることになる。こ
のようにしてパティキュレートフィルタ２２上に付着し
た微粒子６２が輝炎を発することなく連続燃焼せしめら
れる。なお、ＮＯx は酸素原子の結合および分離を繰返
しつつ活性酸素放出剤６１内において硝酸イオンＮＯ3 -
の形で拡散するものと考えられ、この間にも活性酸素が
発生する。微粒子６２はこの活性酸素によっても酸化せ
しめられる。また、このようにパティキュレートフィル
タ２２上に付着した微粒子６２は活性酸素Ｏによって酸
化せしめられるがこれら微粒子６２は排気ガス中の酸素
によっても酸化せしめられる。
【００４６】パティキュレートフィルタ２２上に積層状
に堆積した微粒子が燃焼せしめられるときにはパティキ
ュレートフィルタ２２が赤熱し、火炎を伴って燃焼す
る。このような火炎を伴う燃焼は高温でないと持続せ
ず、従ってこのような火炎を伴なう燃焼を持続させるた
めにはパティキュレートフィルタ２２の温度を高温に維
持しなければならない。
に堆積した微粒子が燃焼せしめられるときにはパティキ
ュレートフィルタ２２が赤熱し、火炎を伴って燃焼す
る。このような火炎を伴う燃焼は高温でないと持続せ
ず、従ってこのような火炎を伴なう燃焼を持続させるた
めにはパティキュレートフィルタ２２の温度を高温に維
持しなければならない。
【００４７】これに対して本発明では微粒子６２は上述
したように輝炎を発することなく酸化せしめられ、この
ときパティキュレートフィルタ２２の表面が赤熱するこ
ともない。即ち、云い換えると本発明ではかなり低い温
度でもって微粒子６２が酸化除去せしめられている。従
って本発明による輝炎を発しない微粒子６２の酸化によ
る微粒子除去作用は火炎を伴う燃焼による微粒子除去作
用と全く異なっている。
したように輝炎を発することなく酸化せしめられ、この
ときパティキュレートフィルタ２２の表面が赤熱するこ
ともない。即ち、云い換えると本発明ではかなり低い温
度でもって微粒子６２が酸化除去せしめられている。従
って本発明による輝炎を発しない微粒子６２の酸化によ
る微粒子除去作用は火炎を伴う燃焼による微粒子除去作
用と全く異なっている。
【００４８】ところで白金Ｐｔおよび活性酸素放出剤６
１はパティキュレートフィルタ２２の温度が高くなるほ
ど活性化するので単位時間当りに活性酸素放出剤６１が
放出しうる活性酸素Ｏの量はパティキュレートフィルタ
２２の温度が高くなるほど増大する。また当然のことな
がら微粒子は微粒子自身の温度が高いほど酸化除去され
やすくなる。従ってパティキュレートフィルタ２２上に
おいて単位時間当りに輝炎を発することなく酸化除去可
能な酸化除去可能微粒子量はパティキュレートフィルタ
２２の温度が高くなるほど増大する。
１はパティキュレートフィルタ２２の温度が高くなるほ
ど活性化するので単位時間当りに活性酸素放出剤６１が
放出しうる活性酸素Ｏの量はパティキュレートフィルタ
２２の温度が高くなるほど増大する。また当然のことな
がら微粒子は微粒子自身の温度が高いほど酸化除去され
やすくなる。従ってパティキュレートフィルタ２２上に
おいて単位時間当りに輝炎を発することなく酸化除去可
能な酸化除去可能微粒子量はパティキュレートフィルタ
２２の温度が高くなるほど増大する。
【００４９】図６の実線は単位時間当りに輝炎を発する
ことなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量Ｇを示し
ており、図６の横軸はパティキュレートフィルタ２２の
温度ＴＦを示している。なお、図６は単位時間を１秒と
した場合の、即ち１秒当りの酸化除去可能微粒子量Ｇを
示しているがこの単位時間としては１分、１０分等任意
の時間を採用することができる。例えば単位時間として
１０分を用いた場合には単位時間当りの酸化除去可能微
粒子量Ｇは１０分間当りの酸化除去可能微粒子量Ｇを表
すことになり、この場合でもパティキュレートフィルタ
２２上において単位時間当りに輝炎を発することなく酸
化除去可能な酸化除去可能微粒子量Ｇは図６に示される
ようにパティキュレートフィルタ２２の温度が高くなる
ほど増大する。さて、単位時間当りに燃焼室５から排出
される微粒子の量を排出微粒子量Ｍと称するとこの排出
微粒子量Ｍが同じ単位時間当りに酸化除去可能微粒子Ｇ
よりも少ないとき、例えば１秒当りの排出微粒子量Ｍが
１秒当りの酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少ないとき、
或いは１０分当りの排出微粒子量Ｍが１０分当りの酸化
除去可能微粒子量Ｇよりも少ないとき、即ち図６の領域
Ｉでは燃焼室５から排出された全ての微粒子がパティキ
ュレートフィルタ２２上において輝炎を発することなく
順次短時間のうちに酸化除去せしめられる。
ことなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量Ｇを示し
ており、図６の横軸はパティキュレートフィルタ２２の
温度ＴＦを示している。なお、図６は単位時間を１秒と
した場合の、即ち１秒当りの酸化除去可能微粒子量Ｇを
示しているがこの単位時間としては１分、１０分等任意
の時間を採用することができる。例えば単位時間として
１０分を用いた場合には単位時間当りの酸化除去可能微
粒子量Ｇは１０分間当りの酸化除去可能微粒子量Ｇを表
すことになり、この場合でもパティキュレートフィルタ
２２上において単位時間当りに輝炎を発することなく酸
化除去可能な酸化除去可能微粒子量Ｇは図６に示される
ようにパティキュレートフィルタ２２の温度が高くなる
ほど増大する。さて、単位時間当りに燃焼室５から排出
される微粒子の量を排出微粒子量Ｍと称するとこの排出
微粒子量Ｍが同じ単位時間当りに酸化除去可能微粒子Ｇ
よりも少ないとき、例えば１秒当りの排出微粒子量Ｍが
１秒当りの酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少ないとき、
或いは１０分当りの排出微粒子量Ｍが１０分当りの酸化
除去可能微粒子量Ｇよりも少ないとき、即ち図６の領域
Ｉでは燃焼室５から排出された全ての微粒子がパティキ
ュレートフィルタ２２上において輝炎を発することなく
順次短時間のうちに酸化除去せしめられる。
【００５０】これに対し、排出微粒子量Ｍが酸化除去可
能微粒子量Ｇよりも多いとき、即ち図６の領域IIでは全
ての微粒子を順次酸化するには活性酸素量が不足してい
る。図５（Ａ）〜（Ｃ）はこのような場合の微粒子の酸
化の様子を示している。即ち、全ての微粒子を順次酸化
するには活性酸素量が不足している場合には図５（Ａ）
に示すように微粒子６２が活性酸素放出剤６１上に付着
すると微粒子６２の一部のみが酸化され、十分に酸化さ
れなかった微粒子部分が担体層上に残留する。次いで活
性酸素量が不足している状態が継続すると次から次へと
酸化されなかった微粒子部分が担体層上に残留し、その
結果図５（Ｂ）に示されるように担体層の表面が残留微
粒子部分６３によって覆われるようになる。
能微粒子量Ｇよりも多いとき、即ち図６の領域IIでは全
ての微粒子を順次酸化するには活性酸素量が不足してい
る。図５（Ａ）〜（Ｃ）はこのような場合の微粒子の酸
化の様子を示している。即ち、全ての微粒子を順次酸化
するには活性酸素量が不足している場合には図５（Ａ）
に示すように微粒子６２が活性酸素放出剤６１上に付着
すると微粒子６２の一部のみが酸化され、十分に酸化さ
れなかった微粒子部分が担体層上に残留する。次いで活
性酸素量が不足している状態が継続すると次から次へと
酸化されなかった微粒子部分が担体層上に残留し、その
結果図５（Ｂ）に示されるように担体層の表面が残留微
粒子部分６３によって覆われるようになる。
【００５１】担体層の表面を覆うこの残留微粒子部分６
３は次第に酸化されにくいカーボン質に変質し、斯くし
てこの残留微粒子部分６３はそのまま残留しやすくな
る。また、担体層の表面が残留微粒子部分６３によって
覆われると白金ＰｔによるＮＯ，ＳＯ2 の酸化作用およ
び活性酸素放出剤６１からの活性酸素の放出作用が抑制
される。その結果、図５（Ｃ）に示されるように残留微
粒子部分６３の上に別の微粒子６４が次から次へと堆積
する。即ち、微粒子が積層状に堆積することになる。こ
のように微粒子が積層状に堆積するとこれら微粒子は白
金Ｐｔや活性酸素放出剤６１から距離を隔てているため
にたとえ酸化されやすい微粒子であってももはや活性酸
素Ｏによって酸化されることがなく、従ってこの微粒子
６４上に更に別の微粒子が次から次へと堆積する。即
ち、排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも多
い状態が継続するとパティキュレートフィルタ２２上に
は微粒子が積層状に堆積し、斯くして排気ガス温を高温
にするか、或いはパティキュレートフィルタ２２の温度
を高温にしない限り、堆積した微粒子を着火燃焼させる
ことができなくなる。
３は次第に酸化されにくいカーボン質に変質し、斯くし
てこの残留微粒子部分６３はそのまま残留しやすくな
る。また、担体層の表面が残留微粒子部分６３によって
覆われると白金ＰｔによるＮＯ，ＳＯ2 の酸化作用およ
び活性酸素放出剤６１からの活性酸素の放出作用が抑制
される。その結果、図５（Ｃ）に示されるように残留微
粒子部分６３の上に別の微粒子６４が次から次へと堆積
する。即ち、微粒子が積層状に堆積することになる。こ
のように微粒子が積層状に堆積するとこれら微粒子は白
金Ｐｔや活性酸素放出剤６１から距離を隔てているため
にたとえ酸化されやすい微粒子であってももはや活性酸
素Ｏによって酸化されることがなく、従ってこの微粒子
６４上に更に別の微粒子が次から次へと堆積する。即
ち、排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも多
い状態が継続するとパティキュレートフィルタ２２上に
は微粒子が積層状に堆積し、斯くして排気ガス温を高温
にするか、或いはパティキュレートフィルタ２２の温度
を高温にしない限り、堆積した微粒子を着火燃焼させる
ことができなくなる。
【００５２】このように図６の領域Ｉでは微粒子はパテ
ィキュレートフィルタ２２上において輝炎を発すること
なく短時間のうちに酸化せしめられ、図６の領域IIでは
微粒子がパティキュレートフィルタ２２上に積層状に堆
積する。従って微粒子がパティキュレートフィルタ２２
上に積層状に堆積しないようにするためには排出微粒子
量Ｍを常時酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少くしておく
必要がある。
ィキュレートフィルタ２２上において輝炎を発すること
なく短時間のうちに酸化せしめられ、図６の領域IIでは
微粒子がパティキュレートフィルタ２２上に積層状に堆
積する。従って微粒子がパティキュレートフィルタ２２
上に積層状に堆積しないようにするためには排出微粒子
量Ｍを常時酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少くしておく
必要がある。
【００５３】図６からわかるように本発明の実施例で用
いられているパティキュレートフィルタ２２ではパティ
キュレートフィルタ２２の温度ＴＦがかなり低くても微
粒子を酸化させることが可能であり、従って図１に示す
圧縮着火式内燃機関において排出微粒子量Ｍおよびパテ
ィキュレートフィルタ２２の温度ＴＦを排出微粒子量Ｍ
が酸化除去可能微粒子量Ｇよりも通常少なくなるように
維持することが可能である。従って本発明による実施例
においては排出微粒子量Ｍおよびパティキュレートフィ
ルタ２２の温度ＴＦを排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微
粒子量Ｇよりも通常少なくなるように維持するようにし
ている。
いられているパティキュレートフィルタ２２ではパティ
キュレートフィルタ２２の温度ＴＦがかなり低くても微
粒子を酸化させることが可能であり、従って図１に示す
圧縮着火式内燃機関において排出微粒子量Ｍおよびパテ
ィキュレートフィルタ２２の温度ＴＦを排出微粒子量Ｍ
が酸化除去可能微粒子量Ｇよりも通常少なくなるように
維持することが可能である。従って本発明による実施例
においては排出微粒子量Ｍおよびパティキュレートフィ
ルタ２２の温度ＴＦを排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微
粒子量Ｇよりも通常少なくなるように維持するようにし
ている。
【００５４】このように排出微粒子量Ｍが酸化除去可能
微粒子量Ｇよりも通常少なくなるように維持するとパテ
ィキュレートフィルタ２２上に微粒子が積層状に堆積し
なくなる。その結果、パティキュレートフィルタ２２に
おける排気ガス流の圧損は全くと言っていいほど変化す
ることなくほぼ一定の最小圧損値に維持される。斯くし
て機関の出力低下を最小限に維持することができる。
微粒子量Ｇよりも通常少なくなるように維持するとパテ
ィキュレートフィルタ２２上に微粒子が積層状に堆積し
なくなる。その結果、パティキュレートフィルタ２２に
おける排気ガス流の圧損は全くと言っていいほど変化す
ることなくほぼ一定の最小圧損値に維持される。斯くし
て機関の出力低下を最小限に維持することができる。
【００５５】また、微粒子の酸化による微粒子除去作用
はかなり低温でもって行われる。従ってパティキュレー
トフィルタ２２の温度はさほど上昇せず、斯くしてパテ
ィキュレートフィルタ２２が劣化する危険性はほとんど
ない。また、パティキュレートフィルタ２２上に微粒子
が積層状に堆積しないのでアッシュが凝集する危険性が
少なく、従ってパティキュレートフィルタ２２が目詰ま
りする危険性が少なくなる。
はかなり低温でもって行われる。従ってパティキュレー
トフィルタ２２の温度はさほど上昇せず、斯くしてパテ
ィキュレートフィルタ２２が劣化する危険性はほとんど
ない。また、パティキュレートフィルタ２２上に微粒子
が積層状に堆積しないのでアッシュが凝集する危険性が
少なく、従ってパティキュレートフィルタ２２が目詰ま
りする危険性が少なくなる。
【００５６】ところでこの目詰まりは主に硫酸カルシウ
ムＣａＳＯ4 によって生ずる。即ち、燃料や潤滑油はカ
ルシウムＣａを含んでおり、従って排気ガス中にカルシ
ウムＣａが含まれている。このカルシウムＣａはＳＯ3
が存在すると硫酸カルシウムＣａＳＯ4 を生成する。こ
の硫酸カルシウムＣａＳＯ4 は固体であって高温になっ
ても熱分解しない。従って硫酸カルシウムＣａＳＯ4 が
生成され、この硫酸カルシウムＣａＳＯ4 によってパテ
ィキュレートフィルタ２２の細孔が閉塞されると目詰ま
りを生ずることになる。
ムＣａＳＯ4 によって生ずる。即ち、燃料や潤滑油はカ
ルシウムＣａを含んでおり、従って排気ガス中にカルシ
ウムＣａが含まれている。このカルシウムＣａはＳＯ3
が存在すると硫酸カルシウムＣａＳＯ4 を生成する。こ
の硫酸カルシウムＣａＳＯ4 は固体であって高温になっ
ても熱分解しない。従って硫酸カルシウムＣａＳＯ4 が
生成され、この硫酸カルシウムＣａＳＯ4 によってパテ
ィキュレートフィルタ２２の細孔が閉塞されると目詰ま
りを生ずることになる。
【００５７】しかしながらこの場合、活性酸素放出剤６
１としてカルシウムＣａよりもイオン化傾向の高いアル
カリ金属又はアルカリ土類金属、例えばカリウムＫを用
いると活性酸素放出剤６１内に拡散するＳＯ3 はカリウ
ムＫと結合して硫酸カリウムＫ2 ＳＯ4 を形成し、カル
シウムＣａはＳＯ3 と結合することなくパティキュレー
トフィルタ２２の隔壁５４を通過して排気ガス流出通路
５１内に流出する。従ってパティキュレートフィルタ２
２の細孔が目詰まりすることがなくなる。従って前述し
たように活性酸素放出剤６１としてはカルシウムＣａよ
りもイオン化傾向の高いアルカリ金属又はアルカリ土類
金属、即ちカリウムＫ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓ、
ルビジウムＲｂ、バリウムＢａ、ストロンチウムＳｒを
用いることが好ましいことになる。
１としてカルシウムＣａよりもイオン化傾向の高いアル
カリ金属又はアルカリ土類金属、例えばカリウムＫを用
いると活性酸素放出剤６１内に拡散するＳＯ3 はカリウ
ムＫと結合して硫酸カリウムＫ2 ＳＯ4 を形成し、カル
シウムＣａはＳＯ3 と結合することなくパティキュレー
トフィルタ２２の隔壁５４を通過して排気ガス流出通路
５１内に流出する。従ってパティキュレートフィルタ２
２の細孔が目詰まりすることがなくなる。従って前述し
たように活性酸素放出剤６１としてはカルシウムＣａよ
りもイオン化傾向の高いアルカリ金属又はアルカリ土類
金属、即ちカリウムＫ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓ、
ルビジウムＲｂ、バリウムＢａ、ストロンチウムＳｒを
用いることが好ましいことになる。
【００５８】さて、本発明による実施例では基本的に全
ての運転状態において排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微
粒子量Ｇよりも少なくなるように維持することを意図し
ている。しかしながら実際には全ての運転状態において
排出微粒子量Ｍを酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少くす
ることはほとんど不可能である。例えば機関始動時には
通常パティキュレートフィルタ２２の温度は低く、従っ
てこのときには通常排出微粒子量Ｍの方が酸化除去可能
微粒子量Ｇよりも多くなる。従って本発明による実施例
では機関始動直後のような特別の場合を除いて排出微粒
子量Ｍを酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少なくしうる機
関の運転状態のときには排出微粒子量Ｍが酸化除去可能
微粒子量Ｇよりも少なくなるようにしている。
ての運転状態において排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微
粒子量Ｇよりも少なくなるように維持することを意図し
ている。しかしながら実際には全ての運転状態において
排出微粒子量Ｍを酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少くす
ることはほとんど不可能である。例えば機関始動時には
通常パティキュレートフィルタ２２の温度は低く、従っ
てこのときには通常排出微粒子量Ｍの方が酸化除去可能
微粒子量Ｇよりも多くなる。従って本発明による実施例
では機関始動直後のような特別の場合を除いて排出微粒
子量Ｍを酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少なくしうる機
関の運転状態のときには排出微粒子量Ｍが酸化除去可能
微粒子量Ｇよりも少なくなるようにしている。
【００５９】なお、機関始動直後におけるように排出微
粒子量Ｍの方が酸化除去可能微粒子量Ｇよりも多くなる
とパティキュレートフィルタ２２上に酸化されなかった
微粒子部分が残留しはじめる。しかしながらこのように
酸化されなかった微粒子部分が残留しはじめているとき
に、即ち微粒子が一定限度以下しか堆積していないとき
に排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少く
なるとこの残留微粒子部分は活性酸素Ｏによって輝炎を
発することなく酸化除去される。従って本発明による実
施例では機関始動直後のような特別の運転状態のときに
は、排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇより少な
くなったときに酸化除去しうる一定限度以下の量の微粒
子しかパティキュレートフィルタ２２上に積層しないよ
うに排出微粒子量Ｍおよびパティキュレートフィルタ２
２の温度ＴＦが維持される。
粒子量Ｍの方が酸化除去可能微粒子量Ｇよりも多くなる
とパティキュレートフィルタ２２上に酸化されなかった
微粒子部分が残留しはじめる。しかしながらこのように
酸化されなかった微粒子部分が残留しはじめているとき
に、即ち微粒子が一定限度以下しか堆積していないとき
に排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少く
なるとこの残留微粒子部分は活性酸素Ｏによって輝炎を
発することなく酸化除去される。従って本発明による実
施例では機関始動直後のような特別の運転状態のときに
は、排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇより少な
くなったときに酸化除去しうる一定限度以下の量の微粒
子しかパティキュレートフィルタ２２上に積層しないよ
うに排出微粒子量Ｍおよびパティキュレートフィルタ２
２の温度ＴＦが維持される。
【００６０】また、このように排出微粒子量Ｍおよびパ
ティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦを維持するよう
にしていたとしても何らかの理由によりパティキュレー
トフィルタ２２上に微粒子が積層状に堆積する場合があ
る。このような場合であっても排気ガスの一部又は全体
の空燃比が一時的にリッチにされるとパティキュレート
フィルタ２２上に堆積した微粒子は輝炎を発することな
く酸化せしめられる。即ち、排気ガスの空燃比がリッチ
にされると、即ち排気ガス中の酸素濃度が低下せしめら
れると活性酸素放出剤６１から外部に活性酸素Ｏが一気
に放出され、これら一気に放出された活性酸素Ｏによっ
て堆積した微粒子が輝炎を発することなく短時間で燃焼
除去せしめられる。一方、空燃比がリーンに維持されて
いると白金Ｐｔの表面が酸素で覆われ、いわゆる白金Ｐ
ｔの酸素被毒が生ずる。このような酸素被毒が生ずると
ＮＯx に対する酸化作用が低下するためにＮＯx の吸収
効率が低下し、斯くして活性酸素放出剤６１からの活性
酸素放出量が低下する。しかしながら空燃比がリッチに
されると白金Ｐｔ表面上の酸素が消費されるために酸素
被毒が解消され、従って空燃比がリッチからリーンに切
換えられるとＮＯx に対する酸化作用が強まるためにＮ
Ｏx の吸収効率が高くなり、斯くして活性酸素放出剤６
１からの活性酸素放出量が増大する。従って空燃比がリ
ーンに維持されているときに空燃比を時折リーンからリ
ッチに切換えるとその都度白金Ｐｔの酸素被毒が解消さ
れるために空燃比がリーンであるときの活性酸素放出量
が増大し、斯くしてパティキュレートフィルタ２２上に
おける微粒子の酸化作用を促進することができる。ま
た、セリウムＣｅは空燃比がリーンのときには酸素を取
込み（Ｃｅ2 Ｏ3 →２ＣｅＯ2 ）、空燃比がリッチにな
ると活性酸素を放出する（２ＣｅＯ2 →ＣｅＯ3 ）機能
を有する。従って活性酸素放出剤６１としてセリウムＣ
ｅを用いると空燃比がリーンのときにはパティキュレー
トフィルタ２２上に微粒子が付着すると活性酸素放出剤
６１から放出された活性酸素によって微粒子が酸化さ
れ、空燃比がリッチになると活性酸素放出剤６１から多
量の活性酸素が放出されるために微粒子が酸化される。
従って活性酸素放出剤６１としてセリウムＣｅを用いた
場合にも空燃比を時折リーンからリッチに切換えるとパ
ティキュレートフィルタ２２上における微粒子の酸化反
応を促進することができる。
ティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦを維持するよう
にしていたとしても何らかの理由によりパティキュレー
トフィルタ２２上に微粒子が積層状に堆積する場合があ
る。このような場合であっても排気ガスの一部又は全体
の空燃比が一時的にリッチにされるとパティキュレート
フィルタ２２上に堆積した微粒子は輝炎を発することな
く酸化せしめられる。即ち、排気ガスの空燃比がリッチ
にされると、即ち排気ガス中の酸素濃度が低下せしめら
れると活性酸素放出剤６１から外部に活性酸素Ｏが一気
に放出され、これら一気に放出された活性酸素Ｏによっ
て堆積した微粒子が輝炎を発することなく短時間で燃焼
除去せしめられる。一方、空燃比がリーンに維持されて
いると白金Ｐｔの表面が酸素で覆われ、いわゆる白金Ｐ
ｔの酸素被毒が生ずる。このような酸素被毒が生ずると
ＮＯx に対する酸化作用が低下するためにＮＯx の吸収
効率が低下し、斯くして活性酸素放出剤６１からの活性
酸素放出量が低下する。しかしながら空燃比がリッチに
されると白金Ｐｔ表面上の酸素が消費されるために酸素
被毒が解消され、従って空燃比がリッチからリーンに切
換えられるとＮＯx に対する酸化作用が強まるためにＮ
Ｏx の吸収効率が高くなり、斯くして活性酸素放出剤６
１からの活性酸素放出量が増大する。従って空燃比がリ
ーンに維持されているときに空燃比を時折リーンからリ
ッチに切換えるとその都度白金Ｐｔの酸素被毒が解消さ
れるために空燃比がリーンであるときの活性酸素放出量
が増大し、斯くしてパティキュレートフィルタ２２上に
おける微粒子の酸化作用を促進することができる。ま
た、セリウムＣｅは空燃比がリーンのときには酸素を取
込み（Ｃｅ2 Ｏ3 →２ＣｅＯ2 ）、空燃比がリッチにな
ると活性酸素を放出する（２ＣｅＯ2 →ＣｅＯ3 ）機能
を有する。従って活性酸素放出剤６１としてセリウムＣ
ｅを用いると空燃比がリーンのときにはパティキュレー
トフィルタ２２上に微粒子が付着すると活性酸素放出剤
６１から放出された活性酸素によって微粒子が酸化さ
れ、空燃比がリッチになると活性酸素放出剤６１から多
量の活性酸素が放出されるために微粒子が酸化される。
従って活性酸素放出剤６１としてセリウムＣｅを用いた
場合にも空燃比を時折リーンからリッチに切換えるとパ
ティキュレートフィルタ２２上における微粒子の酸化反
応を促進することができる。
【００６１】さて、図６においては酸化除去可能微粒子
量Ｇがパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦのみの
関数として示されているがこの酸化除去可能微粒子量Ｇ
は実際には排気ガス中の酸素濃度、排気ガス中のＮＯx
濃度、排気ガス中の未燃ＨＣ濃度、微粒子の酸化のしや
すさの程度、パティキュレートフィルタ２２内における
排気ガス流の空間速度、排気ガス圧等の関数でもある。
従って酸化除去可能微粒子量Ｇはパティキュレートフィ
ルタ２２の温度ＴＦを含む上述の全ての因子の影響を考
慮に入れて算出することが好ましい。
量Ｇがパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦのみの
関数として示されているがこの酸化除去可能微粒子量Ｇ
は実際には排気ガス中の酸素濃度、排気ガス中のＮＯx
濃度、排気ガス中の未燃ＨＣ濃度、微粒子の酸化のしや
すさの程度、パティキュレートフィルタ２２内における
排気ガス流の空間速度、排気ガス圧等の関数でもある。
従って酸化除去可能微粒子量Ｇはパティキュレートフィ
ルタ２２の温度ＴＦを含む上述の全ての因子の影響を考
慮に入れて算出することが好ましい。
【００６２】しかしながらこれら因子のうちで酸化除去
可能微粒子量Ｇに最も大きな影響を与えるのはパティキ
ュレートフィルタ２２の温度ＴＦであり、比較的大きな
影響を与えるのは排気ガス中の酸素濃度とＮＯx 濃度で
ある。図７（Ａ）はパティキュレートフィルタ２２の温
度ＴＦおよび排気ガス中の酸素が変化したときの酸化除
去可能微粒子量Ｇの変化を示しており、図７（Ｂ）はパ
ティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦおよび排気ガス
中のＮＯx 濃度が変化したときの酸化除去可能微粒子量
Ｇの変化を示している。なお、図７（Ａ），（Ｂ）にお
いて破線は排気ガス中の酸素濃度およびＮＯx 濃度が基
準値であるときを示しており、図７（Ａ）において〔Ｏ
2 〕1 は基準値よりも排気ガス中の酸素濃度が高いと
き、〔Ｏ2〕2 は〔Ｏ2 〕1 よりも更に酸化濃度が高い
ときを夫々示しており、図７（Ｂ）において〔ＮＯ〕1
は基準値よりも排気ガス中のＮＯx 濃度が高いとき、
〔ＮＯ〕2 は〔ＮＯ〕1 よりも更にＮＯx 濃度が高いと
きを夫々示している。
可能微粒子量Ｇに最も大きな影響を与えるのはパティキ
ュレートフィルタ２２の温度ＴＦであり、比較的大きな
影響を与えるのは排気ガス中の酸素濃度とＮＯx 濃度で
ある。図７（Ａ）はパティキュレートフィルタ２２の温
度ＴＦおよび排気ガス中の酸素が変化したときの酸化除
去可能微粒子量Ｇの変化を示しており、図７（Ｂ）はパ
ティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦおよび排気ガス
中のＮＯx 濃度が変化したときの酸化除去可能微粒子量
Ｇの変化を示している。なお、図７（Ａ），（Ｂ）にお
いて破線は排気ガス中の酸素濃度およびＮＯx 濃度が基
準値であるときを示しており、図７（Ａ）において〔Ｏ
2 〕1 は基準値よりも排気ガス中の酸素濃度が高いと
き、〔Ｏ2〕2 は〔Ｏ2 〕1 よりも更に酸化濃度が高い
ときを夫々示しており、図７（Ｂ）において〔ＮＯ〕1
は基準値よりも排気ガス中のＮＯx 濃度が高いとき、
〔ＮＯ〕2 は〔ＮＯ〕1 よりも更にＮＯx 濃度が高いと
きを夫々示している。
【００６３】排気ガス中の酸素濃度が高くなるとそれだ
けでも酸化除去可能微粒子量Ｇが増大するが更に活性酸
素放出剤６１内に取込まれる酸素量が増大するので活性
酸素放出剤６１から放出される活性酸素も増大する。従
って図７（Ａ）に示されるように排気ガス中の酸素濃度
が高くなるほど酸化除去可能微粒子量Ｇは増大する。一
方、排気ガス中のＮＯは前述したように白金Ｐｔの表面
上において酸化されてＮＯ2 となる。このようにして生
成されたＮＯ2 の一部は活性酸素放出剤６１内に吸収さ
れ、残りのＮＯ2 は白金Ｐｔの表面から外部に離脱す
る。このとき微粒子はＮＯ2 と接触すると酸化反応が促
進され、従って図７（Ｂ）に示されるように排気ガス中
のＮＯx 濃度が高くなるほど酸化除去可能微粒子量Ｇは
増大する。ただし、このＮＯ2 による微粒子の酸化促進
作用は排気ガス温がほぼ２５０℃からほぼ４５０℃の間
でしか生じないので図７（Ｂ）に示されるように排気ガ
ス中のＮＯx 濃度が高くなるとパティキュレートフィル
タ２２の温度ＴＦがほぼ２５０℃から４５０℃の間のと
きに酸化除去可能微粒子量Ｇが増大する。
けでも酸化除去可能微粒子量Ｇが増大するが更に活性酸
素放出剤６１内に取込まれる酸素量が増大するので活性
酸素放出剤６１から放出される活性酸素も増大する。従
って図７（Ａ）に示されるように排気ガス中の酸素濃度
が高くなるほど酸化除去可能微粒子量Ｇは増大する。一
方、排気ガス中のＮＯは前述したように白金Ｐｔの表面
上において酸化されてＮＯ2 となる。このようにして生
成されたＮＯ2 の一部は活性酸素放出剤６１内に吸収さ
れ、残りのＮＯ2 は白金Ｐｔの表面から外部に離脱す
る。このとき微粒子はＮＯ2 と接触すると酸化反応が促
進され、従って図７（Ｂ）に示されるように排気ガス中
のＮＯx 濃度が高くなるほど酸化除去可能微粒子量Ｇは
増大する。ただし、このＮＯ2 による微粒子の酸化促進
作用は排気ガス温がほぼ２５０℃からほぼ４５０℃の間
でしか生じないので図７（Ｂ）に示されるように排気ガ
ス中のＮＯx 濃度が高くなるとパティキュレートフィル
タ２２の温度ＴＦがほぼ２５０℃から４５０℃の間のと
きに酸化除去可能微粒子量Ｇが増大する。
【００６４】前述したように酸化除去可能微粒子量Ｇは
酸化除去可能微粒子量Ｇに影響を与える全ての因子を考
慮に入れて算出することが好ましい。しかしながら本発
明による実施例ではこれら因子のうちで酸化除去可能微
粒子量Ｇに最も大きな影響を与えるパティキュレートフ
ィルタ２２の温度ＴＦと、比較的大きな影響を与える排
気ガス中の酸素濃度およびＮＯx 濃度のみに基づいて酸
化除去可能微粒子量Ｇを算出するようにしている。
酸化除去可能微粒子量Ｇに影響を与える全ての因子を考
慮に入れて算出することが好ましい。しかしながら本発
明による実施例ではこれら因子のうちで酸化除去可能微
粒子量Ｇに最も大きな影響を与えるパティキュレートフ
ィルタ２２の温度ＴＦと、比較的大きな影響を与える排
気ガス中の酸素濃度およびＮＯx 濃度のみに基づいて酸
化除去可能微粒子量Ｇを算出するようにしている。
【００６５】即ち、本発明による実施例では図８の
（Ａ）から（Ｆ）に示されるようにパティキュレートフ
ィルタ２２の各温度ＴＦ（２００℃、２５０℃、３００
℃、３５０℃、４００℃、４５０℃）における酸化除去
可能微粒子量Ｇが夫々排気ガス中の酸素濃度〔Ｏ2 〕と
排気ガス中のＮＯx 濃度〔ＮＯ〕の関数としてマップの
形で予めＲＯＭ３２内に記憶されており、各パティキュ
レートフィルタ２２の温度ＴＦ、酸化濃度〔Ｏ2 〕およ
びＮＯx 濃度〔ＮＯ〕に応じた酸化除去可能微粒子量Ｇ
が図８の（Ａ）から（Ｆ）に示されるマップから比例配
分により算出される。
（Ａ）から（Ｆ）に示されるようにパティキュレートフ
ィルタ２２の各温度ＴＦ（２００℃、２５０℃、３００
℃、３５０℃、４００℃、４５０℃）における酸化除去
可能微粒子量Ｇが夫々排気ガス中の酸素濃度〔Ｏ2 〕と
排気ガス中のＮＯx 濃度〔ＮＯ〕の関数としてマップの
形で予めＲＯＭ３２内に記憶されており、各パティキュ
レートフィルタ２２の温度ＴＦ、酸化濃度〔Ｏ2 〕およ
びＮＯx 濃度〔ＮＯ〕に応じた酸化除去可能微粒子量Ｇ
が図８の（Ａ）から（Ｆ）に示されるマップから比例配
分により算出される。
【００６６】なお、排気ガス中の酸素濃度〔Ｏ2 〕およ
びＮＯx 濃度〔ＮＯ〕は酸素濃度センサおよびＮＯx 濃
度センサを用いて検出することができる。しかしながら
本発明による実施例では排気ガス中の酸素濃度〔Ｏ2 〕
が要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数として図９
（Ａ）に示すようなマップの形で予めＲＯＭ３２内に記
憶されており、排気ガス中のＮＯx 濃度〔ＮＯ〕も要求
トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数として図９（Ｂ）
に示すようなマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶され
ており、これらのマップから排気ガス中の酸素濃度〔Ｏ
2 〕およびＮＯ x 濃度〔ＮＯ〕が算出される。
びＮＯx 濃度〔ＮＯ〕は酸素濃度センサおよびＮＯx 濃
度センサを用いて検出することができる。しかしながら
本発明による実施例では排気ガス中の酸素濃度〔Ｏ2 〕
が要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数として図９
（Ａ）に示すようなマップの形で予めＲＯＭ３２内に記
憶されており、排気ガス中のＮＯx 濃度〔ＮＯ〕も要求
トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数として図９（Ｂ）
に示すようなマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶され
ており、これらのマップから排気ガス中の酸素濃度〔Ｏ
2 〕およびＮＯ x 濃度〔ＮＯ〕が算出される。
【００６７】一方、排出微粒子量Ｍは機関の型式によっ
て変化するが機関の型式が定まると要求トルクＴＱおよ
び機関回転数Ｎの関数となる。図１０（Ａ）は図１に示
される内燃機関の排出微粒子量Ｍを示しており、各曲線
Ｍ1 ，Ｍ2 ，Ｍ3 ，Ｍ4 ，Ｍ 5 は等排出微粒子量（Ｍ1
＜Ｍ2 ＜Ｍ3 ＜Ｍ4 ＜Ｍ5 ）を示している。図１０
（Ａ）に示される例では要求トルクＴＱが高くなるほど
排出微粒子量Ｍが増大する。なお、図１０（Ａ）に示さ
れる排出微粒子量Ｍは要求トルクＴＱおよび機関回転数
Ｎの関数として図１０（Ｂ）に示すマップの形で予めＲ
ＯＭ３２内に記憶されている。
て変化するが機関の型式が定まると要求トルクＴＱおよ
び機関回転数Ｎの関数となる。図１０（Ａ）は図１に示
される内燃機関の排出微粒子量Ｍを示しており、各曲線
Ｍ1 ，Ｍ2 ，Ｍ3 ，Ｍ4 ，Ｍ 5 は等排出微粒子量（Ｍ1
＜Ｍ2 ＜Ｍ3 ＜Ｍ4 ＜Ｍ5 ）を示している。図１０
（Ａ）に示される例では要求トルクＴＱが高くなるほど
排出微粒子量Ｍが増大する。なお、図１０（Ａ）に示さ
れる排出微粒子量Ｍは要求トルクＴＱおよび機関回転数
Ｎの関数として図１０（Ｂ）に示すマップの形で予めＲ
ＯＭ３２内に記憶されている。
【００６８】前述したように本発明では機関始動直後の
ような特別な運転状態を除いて排出微粒子量Ｍを酸化除
去可能微粒子量Ｇよりも少なくしうるときには排出微粒
子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少なくなるよう
に、即ち排出微粒子量Ｍ＜酸化除去可能微粒子量Ｇなる
関係を満たすように排出微粒子量Ｍ又は酸化除去可能微
粒子量Ｇの少くとも一方が制御される。
ような特別な運転状態を除いて排出微粒子量Ｍを酸化除
去可能微粒子量Ｇよりも少なくしうるときには排出微粒
子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇよりも少なくなるよう
に、即ち排出微粒子量Ｍ＜酸化除去可能微粒子量Ｇなる
関係を満たすように排出微粒子量Ｍ又は酸化除去可能微
粒子量Ｇの少くとも一方が制御される。
【００６９】具体的に言うと本発明による実施例では排
出微粒子量Ｍ＜酸化除去可能微粒子量Ｇなる関係を満た
すために排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇに近
づいたときには、例えば排出微粒子量Ｍが酸化除去可能
微粒子量Ｇから小さな一定値αを差引いた許容量（Ｇ−
α）よりも大きくなったときには排出微粒子量Ｍと酸化
除去可能微粒子量Ｇとの差が大きくなるように排出微粒
子量Ｍおよび酸化除去可能微粒子量Ｇの少くとも一方を
制御するようにしている。
出微粒子量Ｍ＜酸化除去可能微粒子量Ｇなる関係を満た
すために排出微粒子量Ｍが酸化除去可能微粒子量Ｇに近
づいたときには、例えば排出微粒子量Ｍが酸化除去可能
微粒子量Ｇから小さな一定値αを差引いた許容量（Ｇ−
α）よりも大きくなったときには排出微粒子量Ｍと酸化
除去可能微粒子量Ｇとの差が大きくなるように排出微粒
子量Ｍおよび酸化除去可能微粒子量Ｇの少くとも一方を
制御するようにしている。
【００７０】次に図１１を参照しつつ運転制御方法につ
いて説明する。図１１を参照するとまず初めにステップ
１００においてスロットル弁１７の開度が制御され、次
いでステップ１０１ではＥＧＲ制御弁２５の開度が制御
される。次いでステップ１０２では燃料噴射弁６からの
噴射制御が行われる。次いでステップ１０３では図１０
（Ｂ）に示されるマップから排出微粒子量Ｍが算出され
る。次いでステップ１０４では図８の（Ａ）から（Ｆ）
に示されるマップからパティキュレートフィルタ２２の
温度ＴＦ、排気ガス中の酸素濃度〔Ｏ2 〕および排気ガ
ス中のＮＯx 濃度〔ＮＯ〕に応じた酸化除去可能微粒子
量Ｇが算出される。
いて説明する。図１１を参照するとまず初めにステップ
１００においてスロットル弁１７の開度が制御され、次
いでステップ１０１ではＥＧＲ制御弁２５の開度が制御
される。次いでステップ１０２では燃料噴射弁６からの
噴射制御が行われる。次いでステップ１０３では図１０
（Ｂ）に示されるマップから排出微粒子量Ｍが算出され
る。次いでステップ１０４では図８の（Ａ）から（Ｆ）
に示されるマップからパティキュレートフィルタ２２の
温度ＴＦ、排気ガス中の酸素濃度〔Ｏ2 〕および排気ガ
ス中のＮＯx 濃度〔ＮＯ〕に応じた酸化除去可能微粒子
量Ｇが算出される。
【００７１】次いでステップ１０５では排出微粒子量Ｍ
が酸化除去可能微粒子量Ｇよりも一定値αだけ小さい許
容値（Ｇ−α）よりも大きくなったことを示すフラグが
セットされているか否かが判別される。フラグがセット
されていないときにはステップ１０６に進んで排出微粒
子量Ｍが許容値（Ｇ−α）よりも小さいか否かが判別さ
れる。Ｍ＜Ｇ−αのとき、即ち排出微粒子量Ｍが許容値
（Ｇ−α）よりも小さいときには処理サイクルを完了す
る。これに対してステップ１０６においてＭ≧Ｇ−αで
あると判別されたとき、即ち排出微粒子量Ｍが許容値
（Ｇ−α）よりも大きくなったときにはステップ１０７
に進んでフラグがセットされ、次いでステップ１０８に
進む。フラグがセットされるとその後の処理サイクルで
はステップ１０５からステップ１０８にジャンプする。
が酸化除去可能微粒子量Ｇよりも一定値αだけ小さい許
容値（Ｇ−α）よりも大きくなったことを示すフラグが
セットされているか否かが判別される。フラグがセット
されていないときにはステップ１０６に進んで排出微粒
子量Ｍが許容値（Ｇ−α）よりも小さいか否かが判別さ
れる。Ｍ＜Ｇ−αのとき、即ち排出微粒子量Ｍが許容値
（Ｇ−α）よりも小さいときには処理サイクルを完了す
る。これに対してステップ１０６においてＭ≧Ｇ−αで
あると判別されたとき、即ち排出微粒子量Ｍが許容値
（Ｇ−α）よりも大きくなったときにはステップ１０７
に進んでフラグがセットされ、次いでステップ１０８に
進む。フラグがセットされるとその後の処理サイクルで
はステップ１０５からステップ１０８にジャンプする。
【００７２】ステップ１０８では排出微粒子量Ｍと、酸
化除去可能微粒子量Ｇから一定値βを差引いた制御解除
値（Ｇ−β）とが比較される。ここでαとβとはα＜β
なる関係があり、従って許容値（Ｇ−α）と制御解除値
（Ｇ−β）とは許容値（Ｇ−α）＞制御解除値（Ｇ−
β）なる関係がある。Ｍ≧Ｇ−βのとき、即ち排出微粒
子量Ｍが制御解除値（Ｇ−β）よりも大きいときにはス
テップ１０９に進んでパティキュレートフィルタ２２に
おいて微粒子の連続酸化作用を続行するための制御が行
われる。即ち排出微粒子量Ｍと酸化除去可能微粒子量Ｇ
との差が大きくなるように排出微粒子量Ｍおよび酸化除
去可能微粒子量Ｇの少くとも一方が制御される。
化除去可能微粒子量Ｇから一定値βを差引いた制御解除
値（Ｇ−β）とが比較される。ここでαとβとはα＜β
なる関係があり、従って許容値（Ｇ−α）と制御解除値
（Ｇ−β）とは許容値（Ｇ−α）＞制御解除値（Ｇ−
β）なる関係がある。Ｍ≧Ｇ−βのとき、即ち排出微粒
子量Ｍが制御解除値（Ｇ−β）よりも大きいときにはス
テップ１０９に進んでパティキュレートフィルタ２２に
おいて微粒子の連続酸化作用を続行するための制御が行
われる。即ち排出微粒子量Ｍと酸化除去可能微粒子量Ｇ
との差が大きくなるように排出微粒子量Ｍおよび酸化除
去可能微粒子量Ｇの少くとも一方が制御される。
【００７３】次いでステップ１０８においてＭ＜Ｇ−β
になったと判断されると、即ち排出微粒子量Ｍが制御解
除値（Ｇ−β）よりも少なくなるとステップ１１０に進
んで元の運転状態に徐々に復帰する制御が行われ、フラ
グがリセットされる。このようにしてＭ＜Ｇの状態に維
持される。図１１のステップ１０９において行われる連
続酸化続行制御および図１１のステップ１１０において
行われる復帰制御は種々のやり方があり、従って次にこ
れら連続酸化続行制御および復帰制御の種々のやり方に
ついて順次説明する。
になったと判断されると、即ち排出微粒子量Ｍが制御解
除値（Ｇ−β）よりも少なくなるとステップ１１０に進
んで元の運転状態に徐々に復帰する制御が行われ、フラ
グがリセットされる。このようにしてＭ＜Ｇの状態に維
持される。図１１のステップ１０９において行われる連
続酸化続行制御および図１１のステップ１１０において
行われる復帰制御は種々のやり方があり、従って次にこ
れら連続酸化続行制御および復帰制御の種々のやり方に
ついて順次説明する。
【００７４】Ｍ≧（Ｇ−α）となったときに排出微粒子
量Ｍと酸化除去可能微粒子量Ｇとの差を大きくする方法
の一つはパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦを上
昇させる方法である。そこでまず初めにパティキュレー
トフィルタ２２の温度ＴＦを上昇させる方法について説
明する。パティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦを上
昇させるのに有効な方法の一つは燃料噴射時期を圧縮上
死点以後まで遅角させる方法である。即ち、通常主燃料
Ｑm は図１２において（Ｉ）に示されるように圧縮上死
点付近で噴射される。この場合、図１２の（II）に示さ
れるように主燃料Ｑm の噴射時期が遅角されると後燃え
期間が長くなり、斯くして排気ガス温が上昇する。排気
ガス温が高くなるとそれに伴ってパティキュレートフィ
ルタ２２の温度ＴＦが高くなり、その結果Ｍ＜Ｇの状態
に維持されることになる。
量Ｍと酸化除去可能微粒子量Ｇとの差を大きくする方法
の一つはパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦを上
昇させる方法である。そこでまず初めにパティキュレー
トフィルタ２２の温度ＴＦを上昇させる方法について説
明する。パティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦを上
昇させるのに有効な方法の一つは燃料噴射時期を圧縮上
死点以後まで遅角させる方法である。即ち、通常主燃料
Ｑm は図１２において（Ｉ）に示されるように圧縮上死
点付近で噴射される。この場合、図１２の（II）に示さ
れるように主燃料Ｑm の噴射時期が遅角されると後燃え
期間が長くなり、斯くして排気ガス温が上昇する。排気
ガス温が高くなるとそれに伴ってパティキュレートフィ
ルタ２２の温度ＴＦが高くなり、その結果Ｍ＜Ｇの状態
に維持されることになる。
【００７５】また、パティキュレートフィルタ２２の温
度ＴＦを上昇させるために図１２の（III)に示されるよ
うに主燃料Ｑm に加え、吸気上死点付近において補助燃
料Ｑ v を噴射することもできる。このように補助燃料Ｑ
v を追加的に噴射すると補助燃料Ｑv 分だけ燃焼せしめ
られる燃料が増えるために排気ガス温が上昇し、斯くし
てパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦが上昇す
る。
度ＴＦを上昇させるために図１２の（III)に示されるよ
うに主燃料Ｑm に加え、吸気上死点付近において補助燃
料Ｑ v を噴射することもできる。このように補助燃料Ｑ
v を追加的に噴射すると補助燃料Ｑv 分だけ燃焼せしめ
られる燃料が増えるために排気ガス温が上昇し、斯くし
てパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦが上昇す
る。
【００７６】一方、このように吸気上死点付近において
補助燃料Ｑv を噴射すると圧縮行程中に圧縮熱によって
この補助燃料Ｑv からアルデヒド、ケトン、パーオキサ
イド、一酸化炭素等の中間生成物が生成され、これら中
間生成物によって主燃料Ｑmの反応が加速される。従っ
てこの場合には図１２の（III)に示されるように主燃料
Ｑm の噴射時期を大巾に遅らせても失火を生ずることな
く良好な燃焼が得られる。即ち、このように主燃料Ｑm
の噴射時期を大巾に遅らせることができるので排気ガス
温はかなり高くなり、斯くしてパティキュレートフィル
タ２２の温度ＴＦをすみやかに上昇させることができ
る。
補助燃料Ｑv を噴射すると圧縮行程中に圧縮熱によって
この補助燃料Ｑv からアルデヒド、ケトン、パーオキサ
イド、一酸化炭素等の中間生成物が生成され、これら中
間生成物によって主燃料Ｑmの反応が加速される。従っ
てこの場合には図１２の（III)に示されるように主燃料
Ｑm の噴射時期を大巾に遅らせても失火を生ずることな
く良好な燃焼が得られる。即ち、このように主燃料Ｑm
の噴射時期を大巾に遅らせることができるので排気ガス
温はかなり高くなり、斯くしてパティキュレートフィル
タ２２の温度ＴＦをすみやかに上昇させることができ
る。
【００７７】また、パティキュレートフィルタ２２の温
度ＴＦを上昇させるために図１２の（IV）に示されるよ
うに主燃料Ｑm に加え、膨張行程中又は排気行程中に補
助燃料Ｑp を噴射することもできる。即ち、この場合、
大部分の補助燃料Ｑp は燃焼することなく未燃ＨＣの形
で排気通路内に排出される。この未燃ＨＣはパティキュ
レートフィルタ２２上において過剰酸素により酸化さ
れ、このとき発生する酸化反応熱によってパティキュレ
ートフィルタ２２の温度ＴＦが上昇せしめられる。
度ＴＦを上昇させるために図１２の（IV）に示されるよ
うに主燃料Ｑm に加え、膨張行程中又は排気行程中に補
助燃料Ｑp を噴射することもできる。即ち、この場合、
大部分の補助燃料Ｑp は燃焼することなく未燃ＨＣの形
で排気通路内に排出される。この未燃ＨＣはパティキュ
レートフィルタ２２上において過剰酸素により酸化さ
れ、このとき発生する酸化反応熱によってパティキュレ
ートフィルタ２２の温度ＴＦが上昇せしめられる。
【００７８】これまで説明した例ではたとえば図１２の
（Ｉ）に示されるように主燃料Ｑmが噴射されていると
きに図１１のステップ１０６においてＭ≧Ｇ−αになっ
たと判断されると図１１のステップ１０９において図１
２の（II）又は（III)又は（IV）に示されるように噴射
制御される。次いで図１１のステップ１０８においてＭ
＜Ｇ−βになったと判断されるとステップ１１０におい
て図１２の（Ｉ）に示す噴射方法に復帰するための制御
が行われる。
（Ｉ）に示されるように主燃料Ｑmが噴射されていると
きに図１１のステップ１０６においてＭ≧Ｇ−αになっ
たと判断されると図１１のステップ１０９において図１
２の（II）又は（III)又は（IV）に示されるように噴射
制御される。次いで図１１のステップ１０８においてＭ
＜Ｇ−βになったと判断されるとステップ１１０におい
て図１２の（Ｉ）に示す噴射方法に復帰するための制御
が行われる。
【００７９】次にＭ＜Ｇの状態に維持するために低温燃
焼を用いる方法について説明する。即ち、ＥＧＲ率を増
大していくとスモークの発生量が次第に増大してピーク
に達し、更にＥＧＲ率を高めていくと今度はスモークの
発生量が急激に低下することが知られている。このこと
についてＥＧＲガスの冷却度合を変えたときのＥＧＲ率
とスモークとの関係を示す図１３を参照しつつ説明す
る。なお、図１３において曲線ＡはＥＧＲガスを強力に
冷却してＥＧＲガス温をほぼ９０℃に維持した場合を示
しており、曲線Ｂは小型の冷却装置でＥＧＲガスを冷却
した場合を示しており、曲線ＣはＥＧＲガスを強制的に
冷却していない場合を示している。
焼を用いる方法について説明する。即ち、ＥＧＲ率を増
大していくとスモークの発生量が次第に増大してピーク
に達し、更にＥＧＲ率を高めていくと今度はスモークの
発生量が急激に低下することが知られている。このこと
についてＥＧＲガスの冷却度合を変えたときのＥＧＲ率
とスモークとの関係を示す図１３を参照しつつ説明す
る。なお、図１３において曲線ＡはＥＧＲガスを強力に
冷却してＥＧＲガス温をほぼ９０℃に維持した場合を示
しており、曲線Ｂは小型の冷却装置でＥＧＲガスを冷却
した場合を示しており、曲線ＣはＥＧＲガスを強制的に
冷却していない場合を示している。
【００８０】図１３の曲線Ａで示されるようにＥＧＲガ
スを強力に冷却した場合にはＥＧＲ率が５０パーセント
よりも少し低いところでスモークの発生量がピークとな
り、この場合にはＥＧＲ率をほぼ５５パーセント以上に
すればスモークがほとんど発生しなくなる。一方、図１
３の曲線Ｂで示されるようにＥＧＲガスを少し冷却した
場合にはＥＧＲ率が５０パーセントよりも少し高いとこ
ろでスモークの発生量がピークとなり、この場合にはＥ
ＧＲ率をほぼ６５パーセント以上にすればスモークがほ
とんど発生しなくなる。また、図１３の曲線Ｃで示され
るようにＥＧＲガスを強制的に冷却していない場合には
ＥＧＲ率が５５パーセントの付近でスモークの発生量が
ピークとなり、この場合にはＥＧＲ率をほぼ７０パーセ
ント以上にすればスモークがほとんど発生しなくなる。
スを強力に冷却した場合にはＥＧＲ率が５０パーセント
よりも少し低いところでスモークの発生量がピークとな
り、この場合にはＥＧＲ率をほぼ５５パーセント以上に
すればスモークがほとんど発生しなくなる。一方、図１
３の曲線Ｂで示されるようにＥＧＲガスを少し冷却した
場合にはＥＧＲ率が５０パーセントよりも少し高いとこ
ろでスモークの発生量がピークとなり、この場合にはＥ
ＧＲ率をほぼ６５パーセント以上にすればスモークがほ
とんど発生しなくなる。また、図１３の曲線Ｃで示され
るようにＥＧＲガスを強制的に冷却していない場合には
ＥＧＲ率が５５パーセントの付近でスモークの発生量が
ピークとなり、この場合にはＥＧＲ率をほぼ７０パーセ
ント以上にすればスモークがほとんど発生しなくなる。
【００８１】このようにＥＧＲガス率を５５パーセント
以上にするとスモークが発生しなくなるのは、ＥＧＲガ
スの吸熱作用によって燃焼時における燃料および周囲の
ガス温がさほど高くならず、即ち低温燃焼が行われ、そ
の結果炭化水素が煤まで成長しないからである。この低
温燃焼は、空燃比にかかわらずにスモークの発生を抑制
しつつＮＯx の発生量を低減することができるという特
徴を有する。即ち、空燃比がリッチにされると燃料が過
剰となるが燃焼温度が低い温度に抑制されているために
過剰な燃料は煤まで成長せず、斯くしてスモークが発生
することがない。また、このときＮＯx も極めて少量し
か発生しない。一方、平均空燃比がリーンのとき、或い
は空燃比が理論空燃比のときでも燃焼温度が高くなれば
少量の煤が生成されるが低温燃焼下では燃焼温度が低い
温度に抑制されているためにスモークは全く発生せず、
ＮＯx も極めて少量しか発生しない。
以上にするとスモークが発生しなくなるのは、ＥＧＲガ
スの吸熱作用によって燃焼時における燃料および周囲の
ガス温がさほど高くならず、即ち低温燃焼が行われ、そ
の結果炭化水素が煤まで成長しないからである。この低
温燃焼は、空燃比にかかわらずにスモークの発生を抑制
しつつＮＯx の発生量を低減することができるという特
徴を有する。即ち、空燃比がリッチにされると燃料が過
剰となるが燃焼温度が低い温度に抑制されているために
過剰な燃料は煤まで成長せず、斯くしてスモークが発生
することがない。また、このときＮＯx も極めて少量し
か発生しない。一方、平均空燃比がリーンのとき、或い
は空燃比が理論空燃比のときでも燃焼温度が高くなれば
少量の煤が生成されるが低温燃焼下では燃焼温度が低い
温度に抑制されているためにスモークは全く発生せず、
ＮＯx も極めて少量しか発生しない。
【００８２】一方、この低温燃焼を行うと燃料およびそ
の周囲のガス温は低くなるが排気ガス温は上昇する。こ
のことについて図１４（Ａ），（Ｂ）を参照しつつ説明
する。図１４（Ａ）の実線は低温燃焼が行われたときの
燃焼室５内の平均ガス温Ｔｇとクランク角との関係を示
しており、図１４（Ａ）の破線は通常の燃焼が行われた
ときの燃焼室５内の平均ガス温Ｔｇとクランク角との関
係を示している。また、図１４（Ｂ）の実線は低温燃焼
が行われたときの燃料およびその周囲のガス温Ｔｆとク
ランク角との関係を示しており、図１４（Ｂ）の破線は
通常の燃焼が行われたときの燃料およびその周囲のガス
温Ｔｆとクランク角との関係を示している。
の周囲のガス温は低くなるが排気ガス温は上昇する。こ
のことについて図１４（Ａ），（Ｂ）を参照しつつ説明
する。図１４（Ａ）の実線は低温燃焼が行われたときの
燃焼室５内の平均ガス温Ｔｇとクランク角との関係を示
しており、図１４（Ａ）の破線は通常の燃焼が行われた
ときの燃焼室５内の平均ガス温Ｔｇとクランク角との関
係を示している。また、図１４（Ｂ）の実線は低温燃焼
が行われたときの燃料およびその周囲のガス温Ｔｆとク
ランク角との関係を示しており、図１４（Ｂ）の破線は
通常の燃焼が行われたときの燃料およびその周囲のガス
温Ｔｆとクランク角との関係を示している。
【００８３】低温燃焼が行われているときには通常の燃
焼が行われているときに比べてＥＧＲガス量が多く、従
って図１４（Ａ）に示されるように圧縮上死点前は、即
ち圧縮工程中は実線で示す低温燃焼時における平均ガス
温Ｔｇのほうが破線で示す通常の燃焼時における平均ガ
ス温Ｔｇよりも高くなっている。なお、このとき図１４
（Ｂ）に示されるように燃料およびその周囲のガス温Ｔ
ｆは平均ガス温Ｔｇとほぼ同じ温度になっている。次い
で圧縮上死点付近において燃焼が開始されるがこの場
合、低温燃焼が行われているときには図１４（Ｂ）の実
線が示されるように燃料およびその周囲のガス温Ｔｆは
さほど高くならない。これに対して通常の燃焼が行われ
ている場合には燃料周りに多量の酸素が存在するために
図１４（Ｂ）の破線で示されるように燃料およびその周
囲のガス温Ｔｆは極めて高くなる。このように通常の燃
焼が行われた場合には燃料およびその周囲のガス温Ｔｆ
は低温燃焼が行われている場合に比べてかなり高くなる
が大部分を占めるそれ以外のガスの温度は低温燃焼が行
われている場合に比べて通常の燃焼が行われている場合
の方が低くなっており、従って図１４（Ａ）に示される
ように圧縮上死点付近における燃焼室５内の平均ガス温
Ｔｇは低温燃焼が行われている場合の方が通常の燃焼が
行われている場合に比べて高くなる。その結果、図１４
（Ａ）に示されるように燃焼が完了した後の燃焼室５内
の既燃ガス温は低温燃焼が行われた場合の方が通常の燃
焼が行われた場合に比べて高くなり、斯くして低温燃焼
を行うと排気ガス温が高くなる。
焼が行われているときに比べてＥＧＲガス量が多く、従
って図１４（Ａ）に示されるように圧縮上死点前は、即
ち圧縮工程中は実線で示す低温燃焼時における平均ガス
温Ｔｇのほうが破線で示す通常の燃焼時における平均ガ
ス温Ｔｇよりも高くなっている。なお、このとき図１４
（Ｂ）に示されるように燃料およびその周囲のガス温Ｔ
ｆは平均ガス温Ｔｇとほぼ同じ温度になっている。次い
で圧縮上死点付近において燃焼が開始されるがこの場
合、低温燃焼が行われているときには図１４（Ｂ）の実
線が示されるように燃料およびその周囲のガス温Ｔｆは
さほど高くならない。これに対して通常の燃焼が行われ
ている場合には燃料周りに多量の酸素が存在するために
図１４（Ｂ）の破線で示されるように燃料およびその周
囲のガス温Ｔｆは極めて高くなる。このように通常の燃
焼が行われた場合には燃料およびその周囲のガス温Ｔｆ
は低温燃焼が行われている場合に比べてかなり高くなる
が大部分を占めるそれ以外のガスの温度は低温燃焼が行
われている場合に比べて通常の燃焼が行われている場合
の方が低くなっており、従って図１４（Ａ）に示される
ように圧縮上死点付近における燃焼室５内の平均ガス温
Ｔｇは低温燃焼が行われている場合の方が通常の燃焼が
行われている場合に比べて高くなる。その結果、図１４
（Ａ）に示されるように燃焼が完了した後の燃焼室５内
の既燃ガス温は低温燃焼が行われた場合の方が通常の燃
焼が行われた場合に比べて高くなり、斯くして低温燃焼
を行うと排気ガス温が高くなる。
【００８４】このように低温燃焼が行われるとスモーク
の発生量、即ち排出微粒子量Ｍが少なくなり、排気ガス
温が上昇する。従ってＭ≧Ｇ−αとなったときに通常の
燃焼から低温燃焼に切換えると排出微粒子量Ｍは減少
し、しかもパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦが
上昇して酸化除去可能微粒子量Ｇが増大するので容易に
Ｍ＜Ｇの状態を維持することができる。この低温燃焼を
用いる場合には図１１のステップ１０６においてＭ≧Ｇ
−αであると判断されるとステップ１０９において低温
燃焼に切換えられ、次いでステップ１０８においてＭ＜
Ｇ−βであると判断されるとステップ１１０において通
常の燃焼に切換えられる。
の発生量、即ち排出微粒子量Ｍが少なくなり、排気ガス
温が上昇する。従ってＭ≧Ｇ−αとなったときに通常の
燃焼から低温燃焼に切換えると排出微粒子量Ｍは減少
し、しかもパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦが
上昇して酸化除去可能微粒子量Ｇが増大するので容易に
Ｍ＜Ｇの状態を維持することができる。この低温燃焼を
用いる場合には図１１のステップ１０６においてＭ≧Ｇ
−αであると判断されるとステップ１０９において低温
燃焼に切換えられ、次いでステップ１０８においてＭ＜
Ｇ−βであると判断されるとステップ１１０において通
常の燃焼に切換えられる。
【００８５】次にＭ＜Ｇの状態を維持するためにパティ
キュレートフィルタ２２の温度ＴＦを上昇させるための
更に別の方法について説明する。図１５はこの方法を実
行するのに適した内燃機関を示している。図１５を参照
するとこの内燃機関では排気管２０内に炭化水素供給装
置７０が配置されている。この方法では図１１のステッ
プ１０６においてＭ≧Ｇ−αであると判別されるとステ
ップ１０９において炭化水素供給装置７０から排気管２
０内に炭化水素が供給される。この炭化水素はパティキ
ュレートフィルタ２２上において過剰酸素により酸化せ
しめられ、このときの酸化反応熱によってパティキュレ
ートフィルタ２２の温度ＴＦが上昇せしめられる。次い
で図１１のステップ１０８においてＭ＜Ｇ−βであると
判断されるとステップ１１０において炭化水素供給装置
７０からの炭化水素の供給が停止される。なお、この炭
化水素供給装置７０はパティキュレートフィルタ２２と
排気ポート１０との間であればどこに配置してもよい。
キュレートフィルタ２２の温度ＴＦを上昇させるための
更に別の方法について説明する。図１５はこの方法を実
行するのに適した内燃機関を示している。図１５を参照
するとこの内燃機関では排気管２０内に炭化水素供給装
置７０が配置されている。この方法では図１１のステッ
プ１０６においてＭ≧Ｇ−αであると判別されるとステ
ップ１０９において炭化水素供給装置７０から排気管２
０内に炭化水素が供給される。この炭化水素はパティキ
ュレートフィルタ２２上において過剰酸素により酸化せ
しめられ、このときの酸化反応熱によってパティキュレ
ートフィルタ２２の温度ＴＦが上昇せしめられる。次い
で図１１のステップ１０８においてＭ＜Ｇ−βであると
判断されるとステップ１１０において炭化水素供給装置
７０からの炭化水素の供給が停止される。なお、この炭
化水素供給装置７０はパティキュレートフィルタ２２と
排気ポート１０との間であればどこに配置してもよい。
【００８６】次にＭ＜Ｇの状態を維持するためにパティ
キュレートフィルタ２２の温度ＴＦを上昇させるための
更に別の方法について説明する。図１６はこの方法を実
行するのに適した内燃機関を示している。図１６を参照
するとこの内燃機関ではパティキュレートフィルタ２２
下流の排気管７１内にアクチュエータ７２により駆動さ
れる排気制御弁７３が配置されている。
キュレートフィルタ２２の温度ＴＦを上昇させるための
更に別の方法について説明する。図１６はこの方法を実
行するのに適した内燃機関を示している。図１６を参照
するとこの内燃機関ではパティキュレートフィルタ２２
下流の排気管７１内にアクチュエータ７２により駆動さ
れる排気制御弁７３が配置されている。
【００８７】この方法では図１１のステップ１０６にお
いてＭ≧Ｇ−αであると判別されるとステップ１０９に
おいて排気制御弁７３がほぼ全閉とされ、排気制御弁７
３をほぼ全閉にすることによる機関出力トルクの低下を
阻止するために主燃料Ｑm の噴射量が増大せしめられ
る。排気制御弁７３をほぼ全閉にすると排気制御弁７３
上流の排気通路内の圧力、即ち背圧が上昇する。背圧が
上昇すると燃焼室５内から排気ガスが排気ポート１０内
に排出されるときに排気ガスの圧力がさほど低下せず、
従って温度もさほど低下しなくなる。しかもこのとき主
燃料Ｑm の噴射量が増大せしめられているので燃焼室５
内の既燃ガス温が高くなっており、従って排気ポート１
０内に排出された排気ガスの温度はかなり高くなる。そ
の結果、パティキュレートフィルタ２２の温度が急速に
上昇せしめられる。
いてＭ≧Ｇ−αであると判別されるとステップ１０９に
おいて排気制御弁７３がほぼ全閉とされ、排気制御弁７
３をほぼ全閉にすることによる機関出力トルクの低下を
阻止するために主燃料Ｑm の噴射量が増大せしめられ
る。排気制御弁７３をほぼ全閉にすると排気制御弁７３
上流の排気通路内の圧力、即ち背圧が上昇する。背圧が
上昇すると燃焼室５内から排気ガスが排気ポート１０内
に排出されるときに排気ガスの圧力がさほど低下せず、
従って温度もさほど低下しなくなる。しかもこのとき主
燃料Ｑm の噴射量が増大せしめられているので燃焼室５
内の既燃ガス温が高くなっており、従って排気ポート１
０内に排出された排気ガスの温度はかなり高くなる。そ
の結果、パティキュレートフィルタ２２の温度が急速に
上昇せしめられる。
【００８８】次いで図１１のステップ１０８においてＭ
＜Ｇ−βであると判断されるとステップ１１０において
排気制御弁７３が全開せしめられ、主燃料Ｑm の噴射量
の増量作用が停止される。次にＭ＜Ｇの状態を維持する
ためにパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦを上昇
させるための更に別の方法について説明する。図１７は
この方法を実行するのに適した内燃機関を示している。
図１７を参照するとこの内燃機関では排気タービン２１
を迂回する排気バイパス通路７４内にアクチュエータ７
５により制御されるウェストゲートバルブ７６が配置さ
れている。このアクチュエータ７５は通常サージタンク
１２内の圧力、即ち過給圧に応動して過給圧が一定圧以
上にならないようにウェストゲートバルブ７６の開度を
制御している。
＜Ｇ−βであると判断されるとステップ１１０において
排気制御弁７３が全開せしめられ、主燃料Ｑm の噴射量
の増量作用が停止される。次にＭ＜Ｇの状態を維持する
ためにパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦを上昇
させるための更に別の方法について説明する。図１７は
この方法を実行するのに適した内燃機関を示している。
図１７を参照するとこの内燃機関では排気タービン２１
を迂回する排気バイパス通路７４内にアクチュエータ７
５により制御されるウェストゲートバルブ７６が配置さ
れている。このアクチュエータ７５は通常サージタンク
１２内の圧力、即ち過給圧に応動して過給圧が一定圧以
上にならないようにウェストゲートバルブ７６の開度を
制御している。
【００８９】この方法では図１１のステップ１０６にお
いてＭ≧Ｇ−αであると判別されるとステップ１０９に
おいてウェストゲートバルブ７６が全開せしめられる。
排気ガスは排気タービン２１を通過すると温度低下する
がウェストゲートバルブ７６を全開にすると大部分の排
気ガスは排気バイパス通路７４内を流れるために温度低
下しなくなる。斯くしてパティキュレートフィルタ２２
の温度が上昇することになる。次いで図１１のステップ
１０８においてＭ＜Ｇ−βであると判断されるとステッ
プ１１０においてウェストゲートバルブ７６が閉弁せし
められ、過給圧が一定圧を越えないようにウェストゲー
トバルブ７６の開度が制御される。
いてＭ≧Ｇ−αであると判別されるとステップ１０９に
おいてウェストゲートバルブ７６が全開せしめられる。
排気ガスは排気タービン２１を通過すると温度低下する
がウェストゲートバルブ７６を全開にすると大部分の排
気ガスは排気バイパス通路７４内を流れるために温度低
下しなくなる。斯くしてパティキュレートフィルタ２２
の温度が上昇することになる。次いで図１１のステップ
１０８においてＭ＜Ｇ−βであると判断されるとステッ
プ１１０においてウェストゲートバルブ７６が閉弁せし
められ、過給圧が一定圧を越えないようにウェストゲー
トバルブ７６の開度が制御される。
【００９０】次にＭ＜Ｇの状態を維持するために排出微
粒子量Ｍを低下させる方法について説明する。即ち、噴
射燃料と空気とが十分に混合すればするほど、即ち、噴
射燃料周りの空気量が多くなればなるほど噴射燃料は良
好に燃焼せしめられるので微粒子は発生しなくなる。従
って排出微粒子量Ｍを低下させるには噴射燃料と空気と
がより一層十分に混合するようにしてやればよいことに
なる。ただし、噴射燃料と空気との混合をよくすると燃
焼が活発になるためにＮＯx の発生量が増大する。従っ
て排出微粒子量Ｍを低下させる方法は、別の言い方をす
るとＮＯx の発生量を増大させる方法と言える。
粒子量Ｍを低下させる方法について説明する。即ち、噴
射燃料と空気とが十分に混合すればするほど、即ち、噴
射燃料周りの空気量が多くなればなるほど噴射燃料は良
好に燃焼せしめられるので微粒子は発生しなくなる。従
って排出微粒子量Ｍを低下させるには噴射燃料と空気と
がより一層十分に混合するようにしてやればよいことに
なる。ただし、噴射燃料と空気との混合をよくすると燃
焼が活発になるためにＮＯx の発生量が増大する。従っ
て排出微粒子量Ｍを低下させる方法は、別の言い方をす
るとＮＯx の発生量を増大させる方法と言える。
【００９１】いずれにしても排出微粒子量ＰＭを低下さ
せる方法も種々の方法があり、従ってこれら方法につい
て順次説明する。排出微粒子量ＰＭを低下させる方法と
して前述した低温燃焼を用いることもできるがその他の
有効な方法としては燃料噴射を制御する方法が挙げられ
る。例えば燃料噴射量を低下させると噴射燃料周りに十
分な空気が存在するようになり、斯くして排出微粒子量
Ｍが低減する。
せる方法も種々の方法があり、従ってこれら方法につい
て順次説明する。排出微粒子量ＰＭを低下させる方法と
して前述した低温燃焼を用いることもできるがその他の
有効な方法としては燃料噴射を制御する方法が挙げられ
る。例えば燃料噴射量を低下させると噴射燃料周りに十
分な空気が存在するようになり、斯くして排出微粒子量
Ｍが低減する。
【００９２】また、噴射時期を進角すると噴射燃料周り
に十分な空気が存在するようになり、斯くして排出微粒
子量Ｍが低減する。また、コモンレール２７内の燃料
圧、即ち噴射圧を高めると噴射燃料が分散するので噴射
燃料と空気との混合が良好となり、斯くして排出微粒子
量Ｍが低減する。また、主燃料Ｑm の噴射直前の圧縮行
程末期に補助燃料を噴射するようにしている場合、いわ
ゆるパイロット噴射を行っている場合には補助燃料の燃
焼により酸素が消費されるために主燃料Ｑm 周りの空気
が不十分となる。従ってこの場合にはパイロット噴射を
停止することによって排出微粒子量Ｍが低減する。
に十分な空気が存在するようになり、斯くして排出微粒
子量Ｍが低減する。また、コモンレール２７内の燃料
圧、即ち噴射圧を高めると噴射燃料が分散するので噴射
燃料と空気との混合が良好となり、斯くして排出微粒子
量Ｍが低減する。また、主燃料Ｑm の噴射直前の圧縮行
程末期に補助燃料を噴射するようにしている場合、いわ
ゆるパイロット噴射を行っている場合には補助燃料の燃
焼により酸素が消費されるために主燃料Ｑm 周りの空気
が不十分となる。従ってこの場合にはパイロット噴射を
停止することによって排出微粒子量Ｍが低減する。
【００９３】即ち、燃料噴射を制御することによって排
出微粒子量Ｍを低減するようにした場合には図１１のス
テップ１０６においてＭ≧Ｇ−αであると判別されると
ステップ１０９において燃料噴射量が低下せしめられる
か、又は燃料噴射時期が進角されるか、又は噴射圧が高
められるか、又はパイロット噴射が停止され、それによ
って排出微粒子量Ｍが低減せしめられる。次いで図１１
のステップ１０８においてＭ＜Ｇ−βであると判断され
るとステップ１１０において元の燃料噴射状態に復帰せ
しめられる。
出微粒子量Ｍを低減するようにした場合には図１１のス
テップ１０６においてＭ≧Ｇ−αであると判別されると
ステップ１０９において燃料噴射量が低下せしめられる
か、又は燃料噴射時期が進角されるか、又は噴射圧が高
められるか、又はパイロット噴射が停止され、それによ
って排出微粒子量Ｍが低減せしめられる。次いで図１１
のステップ１０８においてＭ＜Ｇ−βであると判断され
るとステップ１１０において元の燃料噴射状態に復帰せ
しめられる。
【００９４】次にＭ＜Ｇを維持するために排出微粒子量
Ｍを低減するための別の方法について説明する。この方
法では図１１のステップ１０６においてＭ≧Ｇ−αであ
ると判別されるとステップ１０９においてＥＧＲ率を低
下させるためにＥＧＲ制御弁２５の開度が低下せしめら
れる。ＥＧＲ率が低下すると噴射燃料周りの空気量が増
大し、斯くして排出微粒子量Ｍが減少する。次いで図１
１のステップ１０８においてＭ＜Ｇ−βであると判断さ
れるとステップ１１０においてＥＧＲ率が元のＥＧＲ率
まで上昇せしめられる。
Ｍを低減するための別の方法について説明する。この方
法では図１１のステップ１０６においてＭ≧Ｇ−αであ
ると判別されるとステップ１０９においてＥＧＲ率を低
下させるためにＥＧＲ制御弁２５の開度が低下せしめら
れる。ＥＧＲ率が低下すると噴射燃料周りの空気量が増
大し、斯くして排出微粒子量Ｍが減少する。次いで図１
１のステップ１０８においてＭ＜Ｇ−βであると判断さ
れるとステップ１１０においてＥＧＲ率が元のＥＧＲ率
まで上昇せしめられる。
【００９５】次にＭ＜Ｇを維持するために排出微粒子量
Ｍを低減するための更に別の方法について説明する。こ
の方法では図１１のステップ１０６においてＭ≧Ｇ−α
であると判別されるとステップ１０９において過給圧を
増大するためにウェストゲートバルブ７６（図１７）の
開度が減少せしめられる。過給圧が増大すると噴射燃料
周りの空気量が増大し、斯くして排出微粒子量Ｍが減少
する。次いで図１１のステップ１０８においてＭ＜Ｇ−
βであると判断されるとステップ１１０において過給圧
が元の過給圧に戻される。
Ｍを低減するための更に別の方法について説明する。こ
の方法では図１１のステップ１０６においてＭ≧Ｇ−α
であると判別されるとステップ１０９において過給圧を
増大するためにウェストゲートバルブ７６（図１７）の
開度が減少せしめられる。過給圧が増大すると噴射燃料
周りの空気量が増大し、斯くして排出微粒子量Ｍが減少
する。次いで図１１のステップ１０８においてＭ＜Ｇ−
βであると判断されるとステップ１１０において過給圧
が元の過給圧に戻される。
【００９６】次にＭ＜Ｇを維持するために排気ガス中の
酸素濃度を増大させる方法について説明する。排気ガス
中の酸素濃度が増大するとそれだけでも酸化除去可能微
粒子量Ｇが増大するが更に活性酸素放出剤６１内に取込
まれる酸素量が増大するので活性酸素放出剤６１から放
出される活性酸素量が増大し、斯くして酸化除去可能微
粒子量Ｇが増大する。
酸素濃度を増大させる方法について説明する。排気ガス
中の酸素濃度が増大するとそれだけでも酸化除去可能微
粒子量Ｇが増大するが更に活性酸素放出剤６１内に取込
まれる酸素量が増大するので活性酸素放出剤６１から放
出される活性酸素量が増大し、斯くして酸化除去可能微
粒子量Ｇが増大する。
【００９７】この方法を実行するための方法としてはＥ
ＧＲ率を制御する方法が挙げられる。即ち、図１１のス
テップ１０６においてＭ≧Ｇ−αであると判別されると
ステップ１０９においてＥＧＲ率が低下するようにＥＧ
Ｒ制御弁２５の開度が減少せしめられる。ＥＧＲ率が低
下するということは吸入空気中における吸入空気量の割
合が増大することを意味しており、斯くしてＥＧＲ率が
低下すると排気ガス中の酸素濃度が上昇する。その結
果、酸化除去可能微粒子量Ｇが増大する。また、ＥＧＲ
率が低下すると前述したように排出微粒子量Ｍが減少す
る。従ってＥＧＲ率が低下すると排出微粒子量Ｍと酸化
除去可能微粒子量Ｇとの差が急速に大きくなる。次いで
図１１のステップ１０８においてＭ＜Ｇ−βであると判
断されるとステップ１１０においてＥＧＲ率が元のＥＧ
Ｒ率に戻される。
ＧＲ率を制御する方法が挙げられる。即ち、図１１のス
テップ１０６においてＭ≧Ｇ−αであると判別されると
ステップ１０９においてＥＧＲ率が低下するようにＥＧ
Ｒ制御弁２５の開度が減少せしめられる。ＥＧＲ率が低
下するということは吸入空気中における吸入空気量の割
合が増大することを意味しており、斯くしてＥＧＲ率が
低下すると排気ガス中の酸素濃度が上昇する。その結
果、酸化除去可能微粒子量Ｇが増大する。また、ＥＧＲ
率が低下すると前述したように排出微粒子量Ｍが減少す
る。従ってＥＧＲ率が低下すると排出微粒子量Ｍと酸化
除去可能微粒子量Ｇとの差が急速に大きくなる。次いで
図１１のステップ１０８においてＭ＜Ｇ−βであると判
断されるとステップ１１０においてＥＧＲ率が元のＥＧ
Ｒ率に戻される。
【００９８】次に排気ガス中の酸素濃度を増大させるた
めに２次空気を用いる方法について説明する。図１８に
示す例では排気タービン２１とパティキュレートフィル
タ２２との間の排気管７７が２次空気供給導管７８を介
して吸気ダクト１３に連結され、２次空気供給導管７８
内に供給制御弁７９が配置される。また、図１９に示す
例では２次空気供給導管７８が機関駆動のエアポンプ８
０に連結されている。なお、排気通路内への２次空気の
供給位置はパティキュレートフィルタ２２と排気ポート
１０との間であればどこでもよい。
めに２次空気を用いる方法について説明する。図１８に
示す例では排気タービン２１とパティキュレートフィル
タ２２との間の排気管７７が２次空気供給導管７８を介
して吸気ダクト１３に連結され、２次空気供給導管７８
内に供給制御弁７９が配置される。また、図１９に示す
例では２次空気供給導管７８が機関駆動のエアポンプ８
０に連結されている。なお、排気通路内への２次空気の
供給位置はパティキュレートフィルタ２２と排気ポート
１０との間であればどこでもよい。
【００９９】図１８又は図１９に示す内燃機関において
は図１１のステップ１０６においてＭ≧Ｇ−αであると
判別されるとステップ１０９において供給制御弁７９が
開弁せしめられる。その結果、２次空気供給導管７８か
ら排気管７７に２次空気が供給され、斯くして排気ガス
中の酸素濃度が増大せしめられる。次いで図１１のステ
ップ１０８においてＭ＜Ｇ−βであると判断されるとス
テップ１１０において供給制御弁７９が閉弁せしめられ
る。
は図１１のステップ１０６においてＭ≧Ｇ−αであると
判別されるとステップ１０９において供給制御弁７９が
開弁せしめられる。その結果、２次空気供給導管７８か
ら排気管７７に２次空気が供給され、斯くして排気ガス
中の酸素濃度が増大せしめられる。次いで図１１のステ
ップ１０８においてＭ＜Ｇ−βであると判断されるとス
テップ１１０において供給制御弁７９が閉弁せしめられ
る。
【０１００】次にパティキュレートフィルタ２２上にお
いて単位時間当り酸化せしめられる酸化除去微粒子量Ｇ
Ｇを逐次算出し、排出微粒子量Ｍが算出された酸化除去
微粒子量ＧＧよりも少なくなるように排出微粒子量Ｍ又
は酸化除去微粒子量ＧＧの少くとも一方を制御するよう
にした実施例について説明する。前述したように微粒子
がパティキュレートフィルタ２２上に付着するとこの微
粒子は短時間のうちに酸化せしめられるがこの微粒子が
完全に酸化除去せしめられる前に他の微粒子が次から次
へとパティキュレートフィルタ２２に付着する。従って
実際にはパティキュレートフィルタ２２上には或る程度
の量の微粒子が常時堆積しており、この堆積している微
粒子のうちの一部の微粒子が酸化除去せしめられる。こ
の場合、単位時間当りに酸化除去せしめられる微粒子Ｇ
Ｇが排出微粒子量Ｍと同じであれば排気ガス中の全微粒
子はパティキュレートフィルタ２２上において酸化除去
せしめられる。しかしながら排出微粒子量Ｍが単位時間
当りに酸化除去せしめられる微粒子量ＧＧ量よりも多く
なるとパティキュレートフィルタ２２上の堆積微粒子量
は次第に増大し、ついには微粒子が積層状に堆積して低
い温度では着火しえなくなる。
いて単位時間当り酸化せしめられる酸化除去微粒子量Ｇ
Ｇを逐次算出し、排出微粒子量Ｍが算出された酸化除去
微粒子量ＧＧよりも少なくなるように排出微粒子量Ｍ又
は酸化除去微粒子量ＧＧの少くとも一方を制御するよう
にした実施例について説明する。前述したように微粒子
がパティキュレートフィルタ２２上に付着するとこの微
粒子は短時間のうちに酸化せしめられるがこの微粒子が
完全に酸化除去せしめられる前に他の微粒子が次から次
へとパティキュレートフィルタ２２に付着する。従って
実際にはパティキュレートフィルタ２２上には或る程度
の量の微粒子が常時堆積しており、この堆積している微
粒子のうちの一部の微粒子が酸化除去せしめられる。こ
の場合、単位時間当りに酸化除去せしめられる微粒子Ｇ
Ｇが排出微粒子量Ｍと同じであれば排気ガス中の全微粒
子はパティキュレートフィルタ２２上において酸化除去
せしめられる。しかしながら排出微粒子量Ｍが単位時間
当りに酸化除去せしめられる微粒子量ＧＧ量よりも多く
なるとパティキュレートフィルタ２２上の堆積微粒子量
は次第に増大し、ついには微粒子が積層状に堆積して低
い温度では着火しえなくなる。
【０１０１】このように排出微粒子量Ｍが酸化除去微粒
子量ＧＧと同じか又は酸化除去微粒子量ＧＧよりも少な
ければ排気ガス中の全微粒子をパティキュレートフィル
タ２２上において酸化除去せしめることができる。従っ
てこの実施例では排出微粒子量Ｍと酸化除去微粒子量Ｇ
ＧとがＭ＜ＧＧとなるようにパティキュレートフィルタ
２２の温度ＴＦや排出微粒子量Ｍ等を制御するようにし
ている。
子量ＧＧと同じか又は酸化除去微粒子量ＧＧよりも少な
ければ排気ガス中の全微粒子をパティキュレートフィル
タ２２上において酸化除去せしめることができる。従っ
てこの実施例では排出微粒子量Ｍと酸化除去微粒子量Ｇ
ＧとがＭ＜ＧＧとなるようにパティキュレートフィルタ
２２の温度ＴＦや排出微粒子量Ｍ等を制御するようにし
ている。
【０１０２】ところで酸化除去微粒子量ＧＧは次式のよ
うに表すことができる。 ＧＧ（ｇ／ｓｅｃ）＝Ｃ・ＥＸＰ（−Ｅ／ＲＴ）・〔Ｐ
Ｍ〕l ・（〔Ｏ2 〕m＋〔ＮＯ〕n ） ここでＣは定数、Ｅは活性化エネルギ、Ｒはガス定数、
Ｔはパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦ、〔Ｐ
Ｍ〕はパティキュレートフィルタ２２上における微粒子
の堆積濃度(mol／cm2 ）、〔Ｏ2 〕は排気ガス中の酸素
濃度、〔ＮＯ〕は排気ガス中のＮＯx 濃度を夫々示して
いる。
うに表すことができる。 ＧＧ（ｇ／ｓｅｃ）＝Ｃ・ＥＸＰ（−Ｅ／ＲＴ）・〔Ｐ
Ｍ〕l ・（〔Ｏ2 〕m＋〔ＮＯ〕n ） ここでＣは定数、Ｅは活性化エネルギ、Ｒはガス定数、
Ｔはパティキュレートフィルタ２２の温度ＴＦ、〔Ｐ
Ｍ〕はパティキュレートフィルタ２２上における微粒子
の堆積濃度(mol／cm2 ）、〔Ｏ2 〕は排気ガス中の酸素
濃度、〔ＮＯ〕は排気ガス中のＮＯx 濃度を夫々示して
いる。
【０１０３】なお、酸化除去微粒子量ＧＧは実際には、
排気ガス中の未燃ＨＣ濃度、微粒子の酸化のしやすさの
程度、パティキュレートフィルタ２２内における排気ガ
ス流の空間速度、排気ガス圧等の関数でもあるがここで
はこれらの影響を考えないこととする。上式からわかる
ように酸化除去微粒子量ＧＧはパティキュレートフィル
タ２２の温度ＴＦが上昇すると指数関数的に増大する。
また、微粒子の堆積濃度〔ＰＭ〕が増大すれば酸化除去
される微粒子が増大するので「ＰＭ〕が増大するほど酸
化除去微粒子量ＧＧは増大する。しかしながら微粒子の
堆積濃度〔ＰＭ〕が高くなるほど酸化しずらい位置に堆
積する微粒子量が増大するので酸化除去微粒子量ＧＧの
増大率は次第に減少する。従って微粒子の堆積濃度〔Ｐ
Ｍ〕と上式中の〔ＰＭ〕l との関係は図２０（Ａ）に示
されるようになる。
排気ガス中の未燃ＨＣ濃度、微粒子の酸化のしやすさの
程度、パティキュレートフィルタ２２内における排気ガ
ス流の空間速度、排気ガス圧等の関数でもあるがここで
はこれらの影響を考えないこととする。上式からわかる
ように酸化除去微粒子量ＧＧはパティキュレートフィル
タ２２の温度ＴＦが上昇すると指数関数的に増大する。
また、微粒子の堆積濃度〔ＰＭ〕が増大すれば酸化除去
される微粒子が増大するので「ＰＭ〕が増大するほど酸
化除去微粒子量ＧＧは増大する。しかしながら微粒子の
堆積濃度〔ＰＭ〕が高くなるほど酸化しずらい位置に堆
積する微粒子量が増大するので酸化除去微粒子量ＧＧの
増大率は次第に減少する。従って微粒子の堆積濃度〔Ｐ
Ｍ〕と上式中の〔ＰＭ〕l との関係は図２０（Ａ）に示
されるようになる。
【０１０４】一方、排気ガス中の酸素濃度〔Ｏ2 〕が高
くなれば前述したようにそれだけでも酸化除去微粒子量
ＧＧは増大するが更に活性酸素放出剤６１から放出され
る活性酸素量が増大する。従って排気ガス中の酸素濃度
〔Ｏ2 〕が高くなるとそれに比例して酸化除去微粒子量
ＧＧは増大し、斯くして排気ガス中の酸素濃度〔Ｏ2〕
と上式中の〔Ｏ2 〕m との関係は図２０（Ｂ）に示され
るようになる。
くなれば前述したようにそれだけでも酸化除去微粒子量
ＧＧは増大するが更に活性酸素放出剤６１から放出され
る活性酸素量が増大する。従って排気ガス中の酸素濃度
〔Ｏ2 〕が高くなるとそれに比例して酸化除去微粒子量
ＧＧは増大し、斯くして排気ガス中の酸素濃度〔Ｏ2〕
と上式中の〔Ｏ2 〕m との関係は図２０（Ｂ）に示され
るようになる。
【０１０５】一方、排気ガス中のＮＯx 濃度〔ＮＯ〕が
高くなると前述したようにＮＯ2 の発生量が増大するの
で酸化除去微粒子量ＧＧは増大する。しかしながらＮＯ
からＮＯ2 への変換は前述したように排気ガス温がほぼ
２５０℃からほぼ４５０℃の間でしか生じない。従って
排気ガス中のＮＯx 濃度〔ＮＯ〕と上式中の〔ＮＯ〕 n
との関係は、排気ガス温がほぼ２５０℃から４５０℃の
間のときには図２０（Ｃ）の実線〔ＮＯ〕n 1 で示され
るように〔ＮＯ〕が増大するにつれて〔ＮＯ〕 n が増大
するが、排気ガス温がほぼ２５０℃以下又はほぼ４５０
℃以上では図２０（Ｃ）の実線〔ＮＯ〕n 0 で示される
ように〔ＮＯ〕にかかわらずに〔ＮＯ〕 n 0 はほぼ零と
なる。
高くなると前述したようにＮＯ2 の発生量が増大するの
で酸化除去微粒子量ＧＧは増大する。しかしながらＮＯ
からＮＯ2 への変換は前述したように排気ガス温がほぼ
２５０℃からほぼ４５０℃の間でしか生じない。従って
排気ガス中のＮＯx 濃度〔ＮＯ〕と上式中の〔ＮＯ〕 n
との関係は、排気ガス温がほぼ２５０℃から４５０℃の
間のときには図２０（Ｃ）の実線〔ＮＯ〕n 1 で示され
るように〔ＮＯ〕が増大するにつれて〔ＮＯ〕 n が増大
するが、排気ガス温がほぼ２５０℃以下又はほぼ４５０
℃以上では図２０（Ｃ）の実線〔ＮＯ〕n 0 で示される
ように〔ＮＯ〕にかかわらずに〔ＮＯ〕 n 0 はほぼ零と
なる。
【０１０６】この実施例では一定時間経過する毎に上式
に基づいて酸化除去微粒子量ＧＧが算出される。このと
き堆積している微粒子量をＰＭ（ｇ）とするとこの微粒
子のうち酸素除去微粒子量ＧＧに相当する微粒子が除去
され、新たに排出微粒子量Ｍに相当する微粒子がパティ
キュレートフィルタ２２上に付着する。従って最終的な
微粒子の堆積量は次式で表されることになる。
に基づいて酸化除去微粒子量ＧＧが算出される。このと
き堆積している微粒子量をＰＭ（ｇ）とするとこの微粒
子のうち酸素除去微粒子量ＧＧに相当する微粒子が除去
され、新たに排出微粒子量Ｍに相当する微粒子がパティ
キュレートフィルタ２２上に付着する。従って最終的な
微粒子の堆積量は次式で表されることになる。
【０１０７】ＰＭ＋Ｍ−ＧＧ 次に図２１を参照しつつ運転制御方法について説明す
る。図２１を参照するとまず初めにステップ２００にお
いてスロットル弁１７の開度が制御され、次いでステッ
プ２０１ではＥＧＲ制御弁２５の開度が制御される。次
いでステップ２０２では燃料噴射弁６からの噴射制御が
行われる。次いでステップ１０３では図１０（Ｂ）に示
されるマップから排出微粒子量Ｍが算出される。次いで
ステップ２０４では次式に基づいて酸化除去微粒子量Ｇ
Ｇが算出される。
る。図２１を参照するとまず初めにステップ２００にお
いてスロットル弁１７の開度が制御され、次いでステッ
プ２０１ではＥＧＲ制御弁２５の開度が制御される。次
いでステップ２０２では燃料噴射弁６からの噴射制御が
行われる。次いでステップ１０３では図１０（Ｂ）に示
されるマップから排出微粒子量Ｍが算出される。次いで
ステップ２０４では次式に基づいて酸化除去微粒子量Ｇ
Ｇが算出される。
【０１０８】ＧＧ＝Ｃ・ＥＸＰ（−Ｅ／ＲＴ）・〔Ｐ
Ｍ〕l ・（〔Ｏ2 〕m ＋〔ＮＯ〕n ） 次いでステップ２０５では次式に基づいて最終的な微粒
子の堆積量ＰＭが算出される。 ＰＭ←ＰＭ＋Ｍ−ＧＧ 次いでステップ２０６では排出微粒子量Ｍが酸化除去微
粒子量ＧＧよりも一定値αだけ小さい許容値（ＧＧ−
α）よりも大きくなったことを示すフラグがセットされ
ているか否かが判別される。フラグがセットされていな
いときにはステップ２０７に進んで排出微粒子量Ｍが許
容値（ＧＧ−α）よりも小さいか否かが判別される。Ｍ
＜ＧＧ−αとき、即ち排出微粒子量Ｍが許容値（ＧＧ−
α）よりも小さいときには処理サイクルを完了する。
Ｍ〕l ・（〔Ｏ2 〕m ＋〔ＮＯ〕n ） 次いでステップ２０５では次式に基づいて最終的な微粒
子の堆積量ＰＭが算出される。 ＰＭ←ＰＭ＋Ｍ−ＧＧ 次いでステップ２０６では排出微粒子量Ｍが酸化除去微
粒子量ＧＧよりも一定値αだけ小さい許容値（ＧＧ−
α）よりも大きくなったことを示すフラグがセットされ
ているか否かが判別される。フラグがセットされていな
いときにはステップ２０７に進んで排出微粒子量Ｍが許
容値（ＧＧ−α）よりも小さいか否かが判別される。Ｍ
＜ＧＧ−αとき、即ち排出微粒子量Ｍが許容値（ＧＧ−
α）よりも小さいときには処理サイクルを完了する。
【０１０９】これに対してステップ２０７においてＭ≧
ＧＧ−αであると判別されたとき、即ち排出微粒子量Ｍ
が許容値（ＧＧ−α）よりも大きくなったときにはステ
ップ２０８に進んでフラグがセットされ、次いでステッ
プ２０９に進む。フラグがセットされるとその後の処理
サイクルではステップ２０６からステップ２０９にジャ
ンプする。
ＧＧ−αであると判別されたとき、即ち排出微粒子量Ｍ
が許容値（ＧＧ−α）よりも大きくなったときにはステ
ップ２０８に進んでフラグがセットされ、次いでステッ
プ２０９に進む。フラグがセットされるとその後の処理
サイクルではステップ２０６からステップ２０９にジャ
ンプする。
【０１１０】ステップ２０９では排出微粒子量Ｍと、酸
化除去微粒子量ＧＧから一定値βを差引いた制御解除値
（ＧＧ−β）とが比較される。ここでαとβとは前述し
たようにα＜βなる関係があり、従って許容値（ＧＧ−
α）と制御解除値（ＧＧ−β）とは許容値（ＧＧ−α）
＞制御解除値（ＧＧ−β）なる関係がある。Ｍ≧ＧＧ−
βのとき、即ち排出微粒子量Ｍが制御解除値（ＧＧ−
β）よりも大きいときにはステップ２１０に進んでパテ
ィキュレートフィルタ２２において微粒子の連続酸化作
用を続行するための制御、即ち前述したようにパティキ
ュレートフィルタ２２の温度ＴＦを上昇させるための制
御、又は排出微粒子量Ｍを低下させるための制御、又は
排気ガス中の酸素濃度を高めるための制御が行われる。
化除去微粒子量ＧＧから一定値βを差引いた制御解除値
（ＧＧ−β）とが比較される。ここでαとβとは前述し
たようにα＜βなる関係があり、従って許容値（ＧＧ−
α）と制御解除値（ＧＧ−β）とは許容値（ＧＧ−α）
＞制御解除値（ＧＧ−β）なる関係がある。Ｍ≧ＧＧ−
βのとき、即ち排出微粒子量Ｍが制御解除値（ＧＧ−
β）よりも大きいときにはステップ２１０に進んでパテ
ィキュレートフィルタ２２において微粒子の連続酸化作
用を続行するための制御、即ち前述したようにパティキ
ュレートフィルタ２２の温度ＴＦを上昇させるための制
御、又は排出微粒子量Ｍを低下させるための制御、又は
排気ガス中の酸素濃度を高めるための制御が行われる。
【０１１１】次いでステップ２０９においてＭ＜ＧＧ−
βになったと判断されると、即ち排出微粒子量Ｍが制御
解除値（ＧＧ−β）よりも少なくなるとステップ２１１
に進んで元の運転状態に徐々に復帰する制御が行われ、
フラグがリセットされる。さて、これまで述べた実施例
ではパティキュレートフィルタ２２の各隔壁５４の両側
面上および隔壁５４内の細孔内壁面上に例えばアルミナ
からなる担体の層が形成されており、この担体上に貴金
属触媒および活性酸素放出剤が担持されている。この場
合、この担体上にパティキュレートフィルタ２２に流入
する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に
含まれるＮＯx を吸収しパティキュレートフィルタ２２
に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチに
なると吸収したＮＯx を放出するＮＯx 吸収剤を担持さ
せることもできる。
βになったと判断されると、即ち排出微粒子量Ｍが制御
解除値（ＧＧ−β）よりも少なくなるとステップ２１１
に進んで元の運転状態に徐々に復帰する制御が行われ、
フラグがリセットされる。さて、これまで述べた実施例
ではパティキュレートフィルタ２２の各隔壁５４の両側
面上および隔壁５４内の細孔内壁面上に例えばアルミナ
からなる担体の層が形成されており、この担体上に貴金
属触媒および活性酸素放出剤が担持されている。この場
合、この担体上にパティキュレートフィルタ２２に流入
する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に
含まれるＮＯx を吸収しパティキュレートフィルタ２２
に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチに
なると吸収したＮＯx を放出するＮＯx 吸収剤を担持さ
せることもできる。
【０１１２】この場合、貴金属としては前述したように
白金Ｐｔが用いられ、ＮＯx 吸収剤としてはカリウム
Ｋ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓ、ル
ビジウムＲｂのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カ
ルシウムＣａ、ストロンチウムＳｒのようなアルカリ土
類、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類から
選ばれた少くとも一つが用いられる。なお、前述した活
性酸素放出剤を構成する金属と比較すればわかるように
ＮＯx 吸収剤を構成する金属と、活性酸素放出剤を構成
する金属とは大部分が一致している。
白金Ｐｔが用いられ、ＮＯx 吸収剤としてはカリウム
Ｋ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓ、ル
ビジウムＲｂのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カ
ルシウムＣａ、ストロンチウムＳｒのようなアルカリ土
類、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類から
選ばれた少くとも一つが用いられる。なお、前述した活
性酸素放出剤を構成する金属と比較すればわかるように
ＮＯx 吸収剤を構成する金属と、活性酸素放出剤を構成
する金属とは大部分が一致している。
【０１１３】この場合、ＮＯx 吸収剤および活性酸素放
出剤として夫々異なる金属を用いることもできるし、同
一の金属を用いることもできる。ＮＯx 吸収剤および活
性酸素放出剤として同一の金属を用いた場合にはＮＯx
吸収剤としての機能と活性酸素放出剤としての機能との
双方の機能を同時に果すことになる。次に貴金属触媒と
して白金Ｐｔを用い、ＮＯx 吸収剤としてカリウムＫを
用いた場合を例にとってＮＯx の吸放出作用について説
明する。
出剤として夫々異なる金属を用いることもできるし、同
一の金属を用いることもできる。ＮＯx 吸収剤および活
性酸素放出剤として同一の金属を用いた場合にはＮＯx
吸収剤としての機能と活性酸素放出剤としての機能との
双方の機能を同時に果すことになる。次に貴金属触媒と
して白金Ｐｔを用い、ＮＯx 吸収剤としてカリウムＫを
用いた場合を例にとってＮＯx の吸放出作用について説
明する。
【０１１４】まず初めにＮＯx の吸収作用について検討
するとＮＯx は図４（Ａ）に示すメカニズムと同じメカ
ニズムでもってＮＯx 吸収剤に吸収される。ただし、こ
の場合図４（Ａ）において符号６１はＮＯx 吸収剤を示
す。即ち、パティキュレートフィルタ２２に流入する排
気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に多量の
過剰酸素が含まれているので排気ガスがパティキュレー
トフィルタ２２の排気ガス流入通路５０内に流入すると
図４（Ａ）に示されるようにこれら酸素Ｏ2 がＯ2 - 又
はＯ2-の形で白金Ｐｔの表面に付着する。一方、排気ガ
ス中のＮＯは白金Ｐｔの表面上でＯ2 - 又はＯ2-と反応
し、ＮＯ2 となる（２ＮＯ＋Ｏ2 →２ＮＯ2 ）。次いで
生成されたＮＯ2 の一部は白金Ｐｔ上で酸化されつつＮ
Ｏx 吸収剤６１内に吸収され、カリウムＫと結合しなが
ら図４（Ａ）に示されるように硝酸イオンＮＯ3 - の形
でＮＯx 吸収剤６１内に拡散し、一部の硝酸イオンＮＯ
3 - は硝酸カリウムＫＮＯ3 を生成する。このようにし
てＮＯがＮＯx 吸収剤６１内に吸収される。
するとＮＯx は図４（Ａ）に示すメカニズムと同じメカ
ニズムでもってＮＯx 吸収剤に吸収される。ただし、こ
の場合図４（Ａ）において符号６１はＮＯx 吸収剤を示
す。即ち、パティキュレートフィルタ２２に流入する排
気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に多量の
過剰酸素が含まれているので排気ガスがパティキュレー
トフィルタ２２の排気ガス流入通路５０内に流入すると
図４（Ａ）に示されるようにこれら酸素Ｏ2 がＯ2 - 又
はＯ2-の形で白金Ｐｔの表面に付着する。一方、排気ガ
ス中のＮＯは白金Ｐｔの表面上でＯ2 - 又はＯ2-と反応
し、ＮＯ2 となる（２ＮＯ＋Ｏ2 →２ＮＯ2 ）。次いで
生成されたＮＯ2 の一部は白金Ｐｔ上で酸化されつつＮ
Ｏx 吸収剤６１内に吸収され、カリウムＫと結合しなが
ら図４（Ａ）に示されるように硝酸イオンＮＯ3 - の形
でＮＯx 吸収剤６１内に拡散し、一部の硝酸イオンＮＯ
3 - は硝酸カリウムＫＮＯ3 を生成する。このようにし
てＮＯがＮＯx 吸収剤６１内に吸収される。
【０１１５】一方、パティキュレートフィルタ２２に流
入する排気ガスがリッチになると硝酸イオンＮＯ3 - は
酸素とＯとＮＯに分解され、次から次へとＮＯx 吸収剤
６１からＮＯが放出される。従ってパティキュレートフ
ィルタ２２に流入する排気ガスの空燃比がリッチになる
と短時間のうちにＮＯx 吸収剤６１からＮＯが放出さ
れ、しかもこの放出されたＮＯが還元されるために大気
中にＮＯが排出されることはない。
入する排気ガスがリッチになると硝酸イオンＮＯ3 - は
酸素とＯとＮＯに分解され、次から次へとＮＯx 吸収剤
６１からＮＯが放出される。従ってパティキュレートフ
ィルタ２２に流入する排気ガスの空燃比がリッチになる
と短時間のうちにＮＯx 吸収剤６１からＮＯが放出さ
れ、しかもこの放出されたＮＯが還元されるために大気
中にＮＯが排出されることはない。
【０１１６】なお、この場合、パティキュレートフィル
タ２２に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比にして
もＮＯx 吸収剤６１からＮＯが放出される。しかしなが
らこの場合にはＮＯx 吸収剤６１からＮＯが徐々にしか
放出されないためにＮＯx 吸収剤６１に吸収されている
全ＮＯx を放出させるには若干長い時間を要する。とこ
ろで前述したようにＮＯx 吸収剤および活性酸素放出剤
として夫々異なる金属を用いることもできるし、ＮＯx
吸収剤および活性酸素放出剤として同一の金属を用いる
こともできる。ＮＯx 吸収剤および活性酸素放出剤とし
て同一の金属を用いた場合には前述したようにＮＯx 吸
収剤としての機能と活性酸素放出剤としての機能との双
方の機能を同時に果すことになり、このように双方の機
能を同時に果すものを以下、活性酸素放出・ＮＯx 吸収
剤と称する。この場合には図４（Ａ）における符号６１
は活性酸素放出・ＮＯx 吸収剤を示すことになる。
タ２２に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比にして
もＮＯx 吸収剤６１からＮＯが放出される。しかしなが
らこの場合にはＮＯx 吸収剤６１からＮＯが徐々にしか
放出されないためにＮＯx 吸収剤６１に吸収されている
全ＮＯx を放出させるには若干長い時間を要する。とこ
ろで前述したようにＮＯx 吸収剤および活性酸素放出剤
として夫々異なる金属を用いることもできるし、ＮＯx
吸収剤および活性酸素放出剤として同一の金属を用いる
こともできる。ＮＯx 吸収剤および活性酸素放出剤とし
て同一の金属を用いた場合には前述したようにＮＯx 吸
収剤としての機能と活性酸素放出剤としての機能との双
方の機能を同時に果すことになり、このように双方の機
能を同時に果すものを以下、活性酸素放出・ＮＯx 吸収
剤と称する。この場合には図４（Ａ）における符号６１
は活性酸素放出・ＮＯx 吸収剤を示すことになる。
【０１１７】このような活性酸素放出・ＮＯx 吸収剤６
１を用いた場合、パティキュレートフィルタ２２に流入
する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に
含まれるＮＯは活性酸素放出・ＮＯx 吸収剤６１に吸収
され、排気ガス中に含まれる微粒子が活性酸素放出・Ｎ
Ｏx 吸収剤６１に付着するとこの微粒子は活性酸素放出
・ＮＯx 吸収剤６１から放出される活性酸素等によって
短時間のうちに酸化除去せしめられる。従ってこのとき
排気ガス中の微粒子およびＮＯx の双方が大気中に排出
されるのを阻止することができることになる。
１を用いた場合、パティキュレートフィルタ２２に流入
する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に
含まれるＮＯは活性酸素放出・ＮＯx 吸収剤６１に吸収
され、排気ガス中に含まれる微粒子が活性酸素放出・Ｎ
Ｏx 吸収剤６１に付着するとこの微粒子は活性酸素放出
・ＮＯx 吸収剤６１から放出される活性酸素等によって
短時間のうちに酸化除去せしめられる。従ってこのとき
排気ガス中の微粒子およびＮＯx の双方が大気中に排出
されるのを阻止することができることになる。
【０１１８】一方、パティキュレートフィルタ２２に流
入する排気ガスの空燃比がリッチになると活性酸素放出
・ＮＯx 吸収剤６１からＮＯが放出される。このＮＯは
未燃ＨＣ，ＣＯにより還元され、斯くしてこのときにも
ＮＯが大気中に排出されることがない。また、このとき
パティキュレートフィルタ２２上に微粒子が堆積してい
た場合にはこの微粒子は活性酸素放出・ＮＯx 吸収剤６
１から放出される活性酸素によって酸化除去せしめられ
る。
入する排気ガスの空燃比がリッチになると活性酸素放出
・ＮＯx 吸収剤６１からＮＯが放出される。このＮＯは
未燃ＨＣ，ＣＯにより還元され、斯くしてこのときにも
ＮＯが大気中に排出されることがない。また、このとき
パティキュレートフィルタ２２上に微粒子が堆積してい
た場合にはこの微粒子は活性酸素放出・ＮＯx 吸収剤６
１から放出される活性酸素によって酸化除去せしめられ
る。
【０１１９】なお、ＮＯx 吸収剤又は活性酸素放出・Ｎ
Ｏx 吸収剤が用いられた場合にはＮＯx 吸収剤又は活性
酸素放出・ＮＯx 吸収剤のＮＯx 吸収能力が飽和する前
に、ＮＯx 吸収剤又は活性酸素放出・ＮＯx 吸収剤から
ＮＯx を放出するためにパティキュレートフィルタ２２
に流入する排気ガスの空燃比が一時的にリッチにされ
る。即ち、リーン空燃比のもとで燃焼が行われていると
きに時折空燃比が一時的にリッチにされる。
Ｏx 吸収剤が用いられた場合にはＮＯx 吸収剤又は活性
酸素放出・ＮＯx 吸収剤のＮＯx 吸収能力が飽和する前
に、ＮＯx 吸収剤又は活性酸素放出・ＮＯx 吸収剤から
ＮＯx を放出するためにパティキュレートフィルタ２２
に流入する排気ガスの空燃比が一時的にリッチにされ
る。即ち、リーン空燃比のもとで燃焼が行われていると
きに時折空燃比が一時的にリッチにされる。
【０１２０】また、本発明はパティキュレートフィルタ
２２の両側面上に形成された担体の層上に白金Ｐｔのよ
うな貴金属のみを担持した場合にも適用することができ
る。ただし、この場合には酸化除去可能微粒子量Ｇを示
す実線は図５に示す実線に比べて若干右側に移動する。
この場合には白金Ｐｔの表面上に保持されるＮＯ2 又は
ＳＯ3 から活性酸素が放出される。
２２の両側面上に形成された担体の層上に白金Ｐｔのよ
うな貴金属のみを担持した場合にも適用することができ
る。ただし、この場合には酸化除去可能微粒子量Ｇを示
す実線は図５に示す実線に比べて若干右側に移動する。
この場合には白金Ｐｔの表面上に保持されるＮＯ2 又は
ＳＯ3 から活性酸素が放出される。
【０１２１】また、活性酸素放出剤としてＮＯ2 又はＳ
Ｏ3 を吸着保持し、これら吸着されたＮＯ2 又はＳＯ3
から活性酸素を放出しうる触媒を用いることもできる。
更に本発明は、パティキュレートフィルタ上流の排気通
路内に酸化触媒を配置してこの酸化触媒により排気ガス
中のＮＯをＮＯ2 に変換し、このＮＯ2 とパティキュレ
ートフィルタ上に堆積した微粒子とを反応させてこのＮ
Ｏ2 により微粒子を酸化するようにした排気ガス浄化装
置にも適用できる。
Ｏ3 を吸着保持し、これら吸着されたＮＯ2 又はＳＯ3
から活性酸素を放出しうる触媒を用いることもできる。
更に本発明は、パティキュレートフィルタ上流の排気通
路内に酸化触媒を配置してこの酸化触媒により排気ガス
中のＮＯをＮＯ2 に変換し、このＮＯ2 とパティキュレ
ートフィルタ上に堆積した微粒子とを反応させてこのＮ
Ｏ2 により微粒子を酸化するようにした排気ガス浄化装
置にも適用できる。
【０１２２】
【発明の効果】排気ガス中の微粒子をパティキュレート
フィルタ上において連続的に酸化除去することができ
る。
フィルタ上において連続的に酸化除去することができ
る。
【図１】内燃機関の全体図である。
【図２】機関の要求トルクを示す図である。
【図３】パティキュレートフィルタを示す図である。
【図４】微粒子の酸化作用を説明するための図である。
【図５】微粒子の堆積作用を説明するための図である。
【図６】酸化除去可能微粒子量とパティキュレートフィ
ルタの温度との関係を示す図である。
ルタの温度との関係を示す図である。
【図７】酸化除去可能微粒子量を示す図である。
【図８】酸化除去可能微粒子量Ｇのマップを示す図であ
る。
る。
【図９】排気ガス中の酸素濃度およびＮＯx 濃度のマッ
プを示す図である。
プを示す図である。
【図１０】排出微粒子量を示す図である。
【図１１】機関の運転を制御するためのフローチャート
である。
である。
【図１２】噴射制御を説明するための図である。
【図１３】スモークの発生量を示す図である。
【図１４】燃焼室内のガス温等を示す図である。
【図１５】内燃機関の別の実施例を示す全体図である。
【図１６】内燃機関の更に別の実施例を示す全体図であ
る。
る。
【図１７】内燃機関の更に別の実施例を示す全体図であ
る。
る。
【図１８】内燃機関の更に別の実施例を示す全体図であ
る。
る。
【図１９】内燃機関の更に別の実施例を示す全体図であ
る。
る。
【図２０】微粒子の堆積濃度等を示す図である。
【図２１】機関の運転を制御するためのフローチャート
である。
である。
５…燃焼室 ６…燃料噴射弁 ２２…パティキュレートフィルタ ２５…ＥＧＲ制御弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０１Ｄ 53/94 Ｂ０１Ｊ 20/04 Ｃ ３Ｇ０９２ Ｂ０１Ｊ 20/04 Ｆ０１Ｎ 3/08 Ａ ３Ｇ３０１ Ｆ０１Ｎ 3/08 3/20 Ｂ ４Ｄ０４８ 3/20 3/24 Ｒ ４Ｄ０５８ 3/24 Ｓ ４Ｇ０６６ Ｔ 3/28 ３０１Ｃ 3/28 ３０１ Ｆ０２Ｂ 37/00 ３０２Ｆ Ｆ０２Ｂ 37/00 ３０２ Ｆ０２Ｄ 9/04 Ｅ Ｆ０２Ｄ 9/04 21/08 ３０１Ｈ 21/08 ３０１ ３１１Ｂ ３１１ 23/02 Ｚ 23/02 41/38 Ａ 41/38 Ｂ 41/40 Ｄ 41/40 Ｆ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０Ｊ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０ ５７０Ｄ ５７０Ｐ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０３Ｃ (72)発明者 広田 信也 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 木村 光壱 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 中谷 好一郎 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G005 DA02 EA16 FA35 GB28 GE09 HA05 HA12 HA13 HA18 HA19 JA03 JA05 JA39 JA45 3G062 AA01 AA05 BA04 BA05 EA10 ED08 GA05 GA06 GA09 GA15 GA17 3G065 AA00 AA01 AA03 AA09 CA12 DA06 GA04 GA08 GA10 GA14 GA46 3G090 AA03 CB18 CB25 DA13 DA18 EA04 EA05 EA06 3G091 AA02 AA10 AA11 AA17 AA18 AA28 AB02 AB06 AB08 AB09 AB13 BA00 BA04 BA11 BA14 BA38 CA13 CA22 CB02 CB03 CB07 CB08 DA01 DA02 DB10 EA00 EA01 EA03 EA07 EA15 EA31 FB10 FB11 FB12 GA20 GA24 GB01X GB01Y GB02Y GB03Y GB04Y GB05W GB06W GB10X GB17X HA14 HA38 HB03 HB05 HB06 3G092 AA01 AA02 AA16 AA17 AA18 BB01 BB06 DB03 DC09 DC12 DC15 DC16 DE03S DF02 DF08 DG08 EA09 FA18 HB03Z HD01Z HE03Z HF08Z 3G301 HA01 HA02 HA04 HA11 HA13 JA24 LA08 LB04 LB11 LC04 MA11 MA18 MA19 MA23 NA08 NE17 NE19 PB08Z PD11Z PE03Z PF03Z 4D048 AA02 AA06 AA14 AB01 AB02 BA02X BA14X BA15X BA18X BA19X BA21X BA30X BA36X CD01 CD05 EA04 4D058 JA32 JB06 MA44 MA54 SA08 4G066 AA13B AA16B AA21B AA27B AA72C BA07 CA28 CA37 DA02
Claims (41)
- 【請求項１】 燃焼室から排出された排気ガス中の微粒
子を除去するためのパティキュレートフィルタとして、
単位時間当りに燃焼室から排出される排出微粒子量がパ
ティキュレートフィルタ上において単位時間当りに輝炎
を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒子量
よりも少ないときには排気ガス中の微粒子がパティキュ
レートフィルタに流入すると輝炎を発することなく酸化
除去せしめられるパティキュレートフィルタを用い、該
排出微粒子量を該酸化除去可能微粒子量よりも少なくし
うる機関の運転状態のときには該排出微粒子量が該酸化
除去可能微粒子量よりも少なくなるように該排出微粒子
量又は該酸化除去可能微粒子量の少くとも一方を制御す
るようにした排気ガス浄化方法。 - 【請求項２】 パティキュレートフィルタ上に貴金属触
媒を担持した請求項１に記載の排気ガス浄化方法。 - 【請求項３】 周囲に過剰酸素が存在すると酸素を取込
んで酸素を保持しかつ周囲の酸素濃度が低下すると保持
した酸素を活性酸素の形で放出する活性酸素放出剤をパ
ティキュレートフィルタ上に担持し、パティキュレート
フィルタ上に微粒子が付着したときに活性酸素放出剤か
ら活性酸素を放出させ、放出された活性酸素によってパ
ティキュレートフィルタ上に付着した微粒子を酸化させ
るようにした請求項２に記載の排気ガス浄化方法。 - 【請求項４】 上記活性酸素放出剤がアルカリ金属又は
アルカリ土類金属又は希土類又は遷移金属からなる請求
項３に記載の排気ガス浄化方法。 - 【請求項５】 上記アルカリ金属およびアルカリ土類金
属がカルシウムよりもイオン化傾向の高い金属からなる
請求項４に記載の排気ガス浄化方法。 - 【請求項６】 上記活性酸素放出剤は、パティキュレー
トフィルタに流入する排気ガスの空燃比がリーンのとき
には排気ガス中のＮＯx を吸収しパティキュレートフィ
ルタに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッ
チになると吸収したＮＯx を放出する機能を有している
請求項３に記載の排気ガス浄化方法。 - 【請求項７】 該酸化除去可能微粒子量がパティキュレ
ートフィルタの温度の関数である請求項１に記載の排気
ガス浄化方法。 - 【請求項８】 該酸化除去可能微粒子量はパティキュレ
ートフィルタの温度に加え、排気ガス中の酸素濃度又は
ＮＯx 濃度の少くとも一つの関数である請求項７に記載
の排気ガス浄化方法。 - 【請求項９】 該酸化除去可能微粒子量が少くともパテ
ィキュレートフィルタの温度の関数として予め記憶され
ている請求項７に記載の排気ガス浄化方法。 - 【請求項１０】 該排出微粒子量を該酸化除去可能微粒
子量よりも少なくしうる機関の運転状態のときに該排出
微粒子量と該酸化除去可能微粒子量とが互いに近づいた
ときには該排出微粒子量が該酸化除去可能微粒子量より
も少なくかつ該排出微粒子量と該酸化除去可能微粒子量
との差が大きくなるように排出微粒子量と酸化除去可能
微粒子量の少くとも一方を制御するようにした請求項１
に記載の排気ガス浄化方法。 - 【請求項１１】 パティキュレートフィルタの温度を上
昇させることにより該排出微粒子量と該酸化除去可能微
粒子量との差を大きくするようにした請求項１０に記載
の排気ガス浄化方法。 - 【請求項１２】 該排出微粒子量を減少させることによ
り該排出微粒子量と該酸化除去可能微粒子量との差を大
きくするようにした請求項１０に記載の排気ガス浄化方
法。 - 【請求項１３】 排気ガス中の酸素濃度を高めることに
より該排出微粒子量と該酸化除去可能微粒子量との差を
大きくするようにした請求項１０に記載の排気ガス浄化
方法。 - 【請求項１４】 燃焼室から排出された排気ガス中の微
粒子を除去するためのパティキュレートフィルタとし
て、単位時間当りに燃焼室から排出される排出微粒子量
がパティキュレートフィルタ上において単位時間当りに
輝炎を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒
子量よりも少ないときには排気ガス中の微粒子がパティ
キュレートフィルタに流入すると輝炎を発することなく
酸化除去せしめられるパティキュレートフィルタを用
い、パティキュレートフィルタ上において単位時間当り
に輝炎を発することなく酸化除去せしめられる酸化除去
微粒子量を算出し、該排出微粒子量を該酸化除去可能微
粒子量よりも少なくしうる機関の運転状態のときには該
排出微粒子量が該酸化除去微粒子量よりも少なくなるよ
うに該排出微粒子量又は該酸化除去可能微粒子量の少く
とも一方を制御するようにした排気ガス浄化方法。 - 【請求項１５】 燃焼室から排出された排気ガス中の微
粒子を除去するためのパティキュレートフィルタとし
て、単位時間当りに燃焼室から排出される排出微粒子量
がパティキュレートフィルタ上において単位時間当りに
輝炎を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒
子量よりも少ないときには排気ガス中の微粒子がパティ
キュレートフィルタに流入すると輝炎を発することなく
酸化除去せしめられかつパティキュレートフィルタに流
入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中
のＮＯx を吸収しパティキュレートフィルタに流入する
排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸収
したＮＯx を放出する機能を有するパティキュレートフ
ィルタを用い、該排出微粒子量を該酸化除去可能微粒子
量よりも少なくしうる機関の運転状態のときには該排出
微粒子量が該酸化除去可能微粒子量よりも少なくなるよ
うに該排出微粒子量又は該酸化除去可能微粒子量の少く
とも一方を制御するようにした排気ガス浄化方法。 - 【請求項１６】 機関排気通路内に燃焼室から排出され
た排気ガス中の微粒子を除去するためのパティキュレー
トフィルタを配置し、該パティキュレートフィルタとし
て、単位時間当りに燃焼室から排出される排出微粒子量
がパティキュレートフィルタ上において単位時間当りに
輝炎を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒
子量よりも少ないときには排気ガス中の微粒子がパティ
キュレートフィルタに流入すると輝炎を発することなく
酸化除去せしめられるパティキュレートフィルタを用
い、該排出微粒子量を該酸化除去可能微粒子量よりも少
なくしうる機関の運転状態のときには該排出微粒子量が
該酸化除去可能微粒子量よりも少なくなるように該排出
微粒子量又は該酸化除去可能微粒子量の少くとも一方を
制御する制御手段を具備した排気ガス浄化装置。 - 【請求項１７】 パティキュレートフィルタ上に貴金属
触媒を担持した請求項１６に記載の排気ガス浄化装置。 - 【請求項１８】 周囲に過剰酸素が存在すると酸素を取
込んで酸素を保持しかつ周囲の酸素濃度が低下すると保
持した酸素を活性酸素の形で放出する活性酸素放出剤を
パティキュレートフィルタ上に担持し、パティキュレー
トフィルタ上に微粒子が付着したときに活性酸素放出剤
から活性酸素を放出させ、放出された活性酸素によって
パティキュレートフィルタ上に付着した微粒子を酸化さ
せるようにした請求項１７に記載の排気ガス浄化装置。 - 【請求項１９】 上記活性酸素放出剤がアルカリ金属又
はアルカリ土類金属又は希土類又は遷移金属からなる請
求項１８に記載の排気ガス浄化装置。 - 【請求項２０】 上記アルカリ金属およびアルカリ土類
金属がカルシウムよりもイオン化傾向の高い金属からな
る請求項１９に記載の排気ガス浄化装置。 - 【請求項２１】 上記活性酸素放出剤は、パティキュレ
ートフィルタに流入する排気ガスの空燃比がリーンのと
きには排気ガス中のＮＯx を吸収しパティキュレートフ
ィルタに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリ
ッチになると吸収したＮＯx を放出する機能を有してい
る請求項１８に記載の排気ガス浄化装置。 - 【請求項２２】 該酸化除去可能微粒子量がパティキュ
レートフィルタの温度の関数である請求項１６に記載の
排気ガス浄化装置。 - 【請求項２３】 該酸化除去可能微粒子量はパティキュ
レートフィルタの温度に加え、排気ガス中の酸素濃度又
はＮＯx 濃度の少くとも一つの関数である請求項２２に
記載の排気ガス浄化装置。 - 【請求項２４】 該酸化除去可能微粒子量を少くともパ
ティキュレートフィルタの温度の関数の形で予め記憶し
ている記憶手段を具備した請求項２２に記載の排気ガス
浄化装置。 - 【請求項２５】 上記制御手段は、該排出微粒子量を該
酸化除去可能微粒子量よりも少なくしうる機関の運転状
態のときに該排出微粒子量と該酸化除去可能微粒子量と
が互いに近づいたときには該排出微粒子量が該酸化除去
可能微粒子量よりも少なくかつ該排出微粒子量と該酸化
除去可能微粒子量との差が大きくなるように排出微粒子
量と酸化除去可能微粒子量の少くとも一方を制御する請
求項１６に記載の排気ガス浄化装置。 - 【請求項２６】 上記制御手段は、パティキュレートフ
ィルタの温度を上昇させることによって該排出微粒子量
と該酸化除去可能微粒子量との差を大きくする請求項２
５に記載の排気ガス浄化装置。 - 【請求項２７】 上記制御手段は、排気ガス温が上昇す
るように燃料噴射量又は燃料噴射時期の少くとも一方を
制御することによってパティキュレートフィルタの温度
を上昇させる請求項２６に記載の排気ガス浄化装置。 - 【請求項２８】 上記制御手段は、主燃料の噴射時期を
遅角させるか、又は主燃料に加え補助燃料を噴射するこ
とによって排気ガス温を上昇させる請求項２７に記載の
排気ガス浄化装置。 - 【請求項２９】 機関が、再循環排気ガス量を増大して
いくと煤の発生量が次第に増大してピークに達し、再循
環排気ガス量を更に増大すると煤がほとんど発生しなく
なる機関からなり、上記制御手段は、再循環排気ガス量
を煤の発生量がピークとなる再循環排気ガス量よりも多
くすることによって排気ガス温を上昇させ、それによっ
てパティキュレートフィルタの温度を上昇させるように
した請求項２６に記載の排気ガス浄化装置。 - 【請求項３０】 パティキュレートフィルタ上流の排気
通路内に炭化水素供給装置を配置し、該炭化水素供給装
置から排気通路内に炭化水素を供給することによってパ
ティキュレートフィルタの温度を上昇させるようにした
請求項２６に記載の排気ガス浄化装置。 - 【請求項３１】 パティキュレートフィルタ下流の排気
通路内に排気制御弁を配置し、排気制御弁を閉弁するこ
とによってパティキュレートフィルタの温度を上昇させ
るようにした請求項２６に記載の排気ガス浄化装置。 - 【請求項３２】 排気タービンを迂回する排気ガス量を
制御するためのウエストゲートバルブを備えた排気ター
ボチャージャを具備しており、ウエストゲートバルブを
開弁することによってパティキュレートフィルタの温度
を上昇させるようにした請求項２６に記載の排気ガス浄
化装置。 - 【請求項３３】 上記制御手段は、該排出微粒子量を減
少させることによって該排出微粒子量と該酸化除去可能
微粒子量との差を大きくする請求項２５に記載の排気ガ
ス浄化装置。 - 【請求項３４】 上記制御手段は、排出微粒子量が減少
するように燃料噴射量又は燃料噴射時期又は燃料噴射圧
又は補助燃料の噴射を制御する請求項３３に記載の排気
ガス浄化装置。 - 【請求項３５】 吸入空気を過給するための過給手段を
具備し、上記制御手段は、過給圧を増大させることによ
って排出微粒子量を減少させる請求項３３に記載の排気
ガス浄化装置。 - 【請求項３６】 排気ガスを吸気通路内に再循環させる
ための排気ガス再循環装置を具備し、上記制御手段は、
排気ガス再循環率を減少させることによって排出微粒子
量を減少させる請求項３３に記載の排気ガス浄化装置。 - 【請求項３７】 上記制御手段は、排気ガス中の酸素濃
度を高めることによって該排出微粒子量と該酸化除去可
能微粒子量との差を大きくする請求項２５に記載の排気
ガス浄化装置。 - 【請求項３８】 排気ガスを吸気通路内に再循環させる
ための排気ガス再循環装置を具備し、上記制御手段は、
排気ガス再循環率を減少させることによって排気ガス中
の酸素濃度を高くする請求項３７に記載の排気ガス浄化
装置。 - 【請求項３９】 パティキュレートフィルタ上流の排気
通路内に２次空気を供給するための２次空気供給装置を
具備し、上記制御手段は、パティキュレートフィルタ上
流の排気通路内に２次空気を供給することによって排気
ガス中の酸素濃度を高くする請求項３７に記載の排気ガ
ス浄化装置。 - 【請求項４０】 機関排気通路内に燃焼室から排出され
た排気ガス中の微粒子を除去するためのパティキュレー
トフィルタを配置し、該パティキュレートフィルタとし
て、単位時間当りに燃焼室から排出される排出微粒子量
がパティキュレートフィルタ上において単位時間当りに
輝炎を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒
子量よりも少ないときには排気ガス中の微粒子がパティ
キュレートフィルタに流入すると輝炎を発することなく
酸化除去せしめられるパティキュレートフィルタを用
い、パティキュレートフィルタ上において単位時間当り
に輝炎を発することなく酸化除去せしめられる酸化除去
微粒子量を算出する算出手段と、該排出微粒子量を該酸
化除去可能微粒子量よりも少なくしうる機関の運転状態
のときには該排出微粒子量が該酸化除去微粒子量よりも
少なくなるように該排出微粒子量又は該酸化除去可能微
粒子量の少くとも一方を制御する制御手段を具備した排
気ガス浄化装置。 - 【請求項４１】 機関排気通路内に燃焼室から排出され
た排気ガス中の微粒子を除去するためのパティキュレー
トフィルタを配置し、該パティキュレートフィルタとし
て、単位時間当りに燃焼室から排出される排出微粒子量
がパティキュレートフィルタ上において単位時間当りに
輝炎を発することなく酸化除去可能な酸化除去可能微粒
子量よりも少ないときには排気ガス中の微粒子がパティ
キュレートフィルタに流入すると輝炎を発することなく
酸化除去せしめられかつパティキュレートフィルタに流
入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中
のＮＯx を吸収しパティキュレートフィルタに流入する
排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸収
したＮＯx を放出する機能を有するパティキュレートフ
ィルタを用い、該排出微粒子量を該酸化除去可能微粒子
量よりも少なくしうる機関の運転状態のときには該排出
微粒子量が該酸化除去可能微粒子量よりも少なくなるよ
うに該排出微粒子量又は該酸化除去可能微粒子量の少く
とも一方を制御する制御手段を具備した排気ガス浄化装
置。
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|---|---|---|---|
| JP2001038897A JP3807234B2 (ja) | 2000-02-16 | 2001-02-15 | 排気ガス浄化方法および排気ガス浄化装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000-43571 | 2000-02-16 | ||
| JP2000043571 | 2000-02-16 | ||
| JP2000080983 | 2000-03-22 | ||
| JP2000-80983 | 2000-03-22 | ||
| JP2001038897A JP3807234B2 (ja) | 2000-02-16 | 2001-02-15 | 排気ガス浄化方法および排気ガス浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001336414A true JP2001336414A (ja) | 2001-12-07 |
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|---|---|---|---|
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